Юхимец Анатолий Константинович, к.т.н.
Понятие“пространство” с самого раннего детства становится для нас одним из наиболеепривычных, наглядных и вроде бы доступных пониманию, так как с его помощьюсамым естественным образом устанавливается связь нашего “я” со всем остальнымокружающим миром. Такие понятия, как “здесь”, “там”, “ближе”, “дальше” и т.п.,связанные с пространством, мы применяем практически на каждом шагу. Все, с чембы мы ни сталкивались в жизни, все, что мы видим и с чем имеем дело, реальноявляется протяженным и находится в некотором безграничном, как нам кажется,окружающем нас объемном пространстве. С этим объемом, с его неограниченнобольшой трехмерной протяженностью мы и связываем свое представление опространстве. Мы не видим в этом понятии и в том, что стоит за ним, ничегопроблематичного до тех пор, пока серьезно не задумаемся над вопросом, а куда жеэто пространство “уходит”, куда оно простирается дальше?
Мыне можем представить себе границ пространства, хотя, в то же время, мы привыклиосознавать, что все реально существующее должно иметь какие-то границы.Бесконечность и безграничность пространства не укладываются в нашем сознании. Иу нас уже нет больше уверенности в том, что мы действительно понимаем, какаяобъективно реальная сущность кроется за этим привычным словом.
Однакомы по-прежнему легко и свободно оперируем понятием пространства, когда то, очем мы говорим, применяя это слово, не выходит далеко за рамки нашегоповседневного, в основном макроскопического, опыта. Особенно нам помогает вэтом изучение школьного курса геометрии, которую мы называем геометриейЕвклида.
Мыбез каких-либо недоразумений пользуемся словом “пространство”, изучая как всеестественные, так и все технические дисциплины. Мы узнаем также, что некоторымобразом абстрагируясь от привычного для нас трехмерного пространства, можноговорить и о двухмерном или одномерном “пространстве”. Такие “пространства”, вотличие от реального, мы называем концептуальными. И понимание этого дается намбез какого-либо труда, так как всему этому не трудно найти наглядную аналогию втом, с чем мы постоянно имеем дело. Так, например, двухмерное “пространство”легко связать с тонким листом бумаги, а одномерное – с обычной нитью.
Несколькотруднее дается нам понимание того, что размерность “пространства” можноувеличить до четырех, пяти и более измерений. И это вполне естественно, так какс таким “расширением пространства” трудно наглядно связать что-либо из того, счем мы практически имеем дело.
Далее,мы узнаем о том, что пространство может искривляться, а также то, что геометрияЕвклида не является единственно возможной, а есть лишь частный случай болееобщей римановой геометрии, и нашему пониманию “пространства” наносится еще один“удар”. Оно становится все более и более неоднозначным и запутанным. Мы уже невсегда понимаем, а существует ли вообще какая-нибудь связь между нашим реальнымпространством и вводимыми абстрактными “пространствами”. И это требует внесенияопределенной ясности в то, как понимать и применять это понятие в разныхконкретных случаях, тем более, что будучи одной из основных философскихкатегорий, понятие “пространство” имеет общеметодологическое и мировоззренческоезначение.
Какизвестно, пространство и время являются неотъемлемыми атрибутами материи, ониесть всеобщие, коренные формы ее существования. Кроме того, вопрос опространстве имеет самое прямое отношение и к вопросу о материальном единстве мира,о котором в современной общенаучной литературе сказано очень много.
Наматериальное единство мира опирается в своей основе диалектический материализм.Достаточно вспомнить хотя бы слова Энгельса о том, что “действительное единствомира состоит в его материальности” (Ф.Энгельс. Анти-Дюринг.- //Маркс К.,Энгельс Ф. Соч., т. 20, с.43). Будучи объективной реальностью, материя, каксказано у В.И.Ленина, “копируется, фотографируется, отображается нашимиощущениями, существуя независимо от них” (Материализм и эмпириокритицизм//ПСС,т.18, с.298). Материя неуничтожима и несотворима, а поэтому существует вечно.Способом существования материи является движение. Материи без движения, так жекак и движения без материи, не существует. При этом в самом общем смысле поддвижением материи подразумевается всякое изменение ее состояния, любой переходматерии из одного состояния в другое.
Однакосегодня все эти хорошо известные положения диалектического материализма требуютболее детального уточнения, углубления, конкретизации и более четкогоосмысления на основе достижений всей современной науки. В данной работе автор ихотел бы показать, как можно достичь единообразия, полной четкости инепротиворечивости в определении понятия “пространство”, а также показать рядпринципиально важных следствий, которые из этого вытекают.
“Искусствооперировать понятиями, — как подчеркивал Энгельс, — не есть нечто врожденное ине дается вместе с обыденным, повседневным сознанием, а требует действительногомышления, которое тоже имеет за собой долгую эмпирическую историю, столь жедлительную, как и история эмпирических исследований природы” (Цит. соч., с.14).
Всвоем анализе мы будем исходить из тех всеобщих положений о материи и еедвижении, о которых и напомнили выше. Мы хотим напомнить также, что вонтологическом плане материя понимается как некоторый “субъект” всех своихпроявлений, как некоторый единый для всего сущего субстрат. То есть, это нечтовроде единой для всего сущего физической среды, которую, однако, нельзя мыслитьчисто механистически, как бы отождествляя ее с веществом, из которого состоятвсе вещи, как это и было вначале в истории физической науки. Другими словами,под субстратом материи мы будем понимать ее некоторую физическую основу, единуюоснову всего объективно существующего мира. И здесь не лишне напомнить словаВ.И.Ленина о том, “что материя есть “физическое” (т.е. наиболее знакомое инепосредственно данное человеку, в существовании чего никто не сомневается…”(Цит. соч., с.148). И в это “наиболее знакомое и непосредственно данное”, т.е.“физическое”, мы безусловно же должны включить и окружающее нас пространство, вкотором находится все, в том числе и мы сами.
Еслиобратиться к истории философии, истории естествознания, то сразу же следуетотметить, что вначале с понятием “пространство” связывали или пустоту, илинекоторую сплошную среду – эфир. Считалось, что все тела существуют и движутсяили в пустоте, или в эфире.
Какпри этом обсуждался вопрос о том, что же такое пространство? Например,Аристотель рассматривал его как “место” тел, т.е. это то, что занимается теломи что остается и тогда, когда тело убрать. Но в конечном счете, по Аристотелю,все находится во Вселенной, а Вселенная нигде не находится (Аристотель. Соч. в4-х т., т.3. Физика. – М.: Мысль, 1981, с.133).
ВселеннаяАристотеля заполнена эфиром, т.е. пространство – это как бы “место” эфира,вместилище эфира, но оно конечно по протяженности и более нигде не находится.Оно существует само в себе. Эфир же при этом, хотя и является сплошной средой,но эта среда есть нечто, заполняющее пространство. Там, где кончаетсяВселенная, кончается и эфир, и пространства больше нет. Поэтому “место”Вселенной, а вместе с ней и эфира, является первичным реальным “местом”, скоторым и следует связывать понятие о реально существующем пространстве.
Когдапонятие “пространство” связывали с пустотой (например, Демокрит и др.), то ее,в то же время, мыслили как нечто, существующее так же реально, как и сами тела.Поэтому, вольно или невольно, под “пустотой” все же понимали некоторуюсубстанцию, которую разве что только резко отграничивали от субстанцииматериальных тел. И если субстанция тел обладала различными свойствами идвижением, что обеспечивало различные физические свойства тел, то субстанция“пустоты” не обладала никакими свойствами, кроме трехмерной протяженности.
Ужев средние века Декарт, не признавая пустоты Демокрита и других, в то же время инесколько видоизменяет концепцию пространства Аристотеля. Он называетпространством саму материю. Пространство субстанциально и бесконечно, так какневозможно представить себе его границ. Декарт считает протяженность основным инеотъемлемым свойством пространства-субстанции. Тела же существуют в этойсубстанции как некоторые устойчивые формы ее движения. Но это движение чистомеханическое. Это перемещение одних частей субстанции относительно других еечастей без возникновения каких-либо разрывов, т.е. без образования пустот. Ихпросто никогда не может быть, так как все пространство заполнено субстанцией,т.е. материей, которая никуда не исчезает и из ничего не появляется.
Декартмногократно подчеркивает, что основным свойством материи является еепротяженность, свойство “занимать пространство” (Декарт Р. Трактат о свете.-//Избр. Произвед. – М.: Госполитиздат, 1950, с.196). “Именно протяжение вдлину, ширину и глубину составляет природу субстанции”, — сказано у него в“Началах философии” (там же, с.449). И хотя в понимании Декарта материя во всембесконечном пространстве едина, она, тем не менее, лишь заполняет собойпространство и именно поэтому может чисто механически перемещаться в нем. Но онне видит возникающего уже в связи с этим логического противоречия, так какперемещаться чисто механически можно лишь в чем-то, существующем уже дозаполнения. Поэтому его пространство, по своей сути, тоже есть пустота, новсюду заполненная. В то же время, для конкретных вещей пространством являетсясама материальная субстанция, ее объем.
АнгличанинДжон Толанд вносит исключительно важное дополнение в концепцию субстанциальногопространства Декарта. Он совершенно четко осознает противоречивость тогоположения в философии Декарта, что материя способна только чисто механическиперемещаться в пространстве, которое сама же и образует. Он называет движениематерии как целого активностью, а пространственное движение как перемещениепредлагает “по-прежнему называть движением, являющимся лишь некоторымизменчивым состоянием активности, которая всегда, в целом и в каждой части,одна и та же и без которой движение не может принимать никаких модификаций”(Толанд Д. Письма к Сирене, -//Избран. соч. –М.- Л.: Госиздат, 1927, с.92).
Толандутверждает также, что “пространственное движение и покой суть, следовательно,только относительные термины, преходящие модусы, а не положительные реальности”(там же, с.84). Это дает ему основание заключить, что “вся материя в природе,во всех своих частях и частицах, всегда была в движении и вовсе не может быть вдругом состоянии” (там же, с.97).
Кэтому времени Ньютоном уже была введена в физику концепция абсолютного инеподвижного пространства. Причем Ньютон отказался рассматривать саму егоприроду, так как “совершенно невозможно ни видеть, ни как-нибудь иначеразличать при помощи наших чувств отдельные части этого пространства одну отдругой” (Ньютон И. Математические начала натуральной философии. -//Крылов А.Н.Собр. трудов, т.7. – М.- Л.: Изд. АН СССР, 1936, с.32). Поэтому онрассматривает пространство как однородное, изотропное и бесконечное. Оно всегдаодинаково и полностью нейтрально по отношению к телам, чего вполне достаточнодля построения механики. Но с философской точки зрения его позиция не можетсчитаться какой-то вполне определенной. Она противоречива уже в том, что еслипространство есть пустота в полном смысле этого слова, то нельзя говорить о егонеподвижности. Если же пространство субстанциально, то тогда как следуетпонимать его полную нейтральность по отношению к веществу, находящемуся в нем?Ведь вещество как бы “чувствует” это абсолютное пространство, оно“ориентируется” по отношению к нему в своем движении, так как подчиняетсяопределенным законам абсолютного движения.
Толанд,говоря об абсолютном пространстве Ньютона, замечает: “Что до меня, то я не могуповерить в абсолютное пространство, отличное от материи и вмещающее ее всебе...” (Цит. соч., с.105). Затем он прямо указывает, что “бесконечная материяи есть реальное пространство и вместилище, а также реальный субъект своихсобственных частей и модификаций” (там же, с.123). И хотя Толанд не согласен собщей концепцией пространства Ньютона, он сам, по сути, приходит к выводу, невысказывая его вполне определенно, что Вселенная с необходимостью должна быть вцелом механически неподвижной, а все те движения, которые мы в ней наблюдаем,есть результат проявления внутренней активности материи, составляющей Вселенную(там же, с.122).
Наконец,Г.В.Лейбниц, пытаясь как-то разрешить противоречия, возникающие в связи сприменением понятия “пространство”, выдвигает концепцию, в соответствии скоторой “пространство…есть не что иное, как общий порядок всех сосуществующих[вещей]” (Лейбниц Г.В. Замечания к общей части Декартовых “Начал”.- //Соч. в4-х т., т.3.-М.: Мысль, 1984, с.189). Или иначе, “под пространством мы понимаемне что иное, как возможное расположение тел” (Там же, с.220).
Чтоже означает такой несколько неожиданный подход? А он означает, что вопрос чтоесть пространство подменяется вопросом что понимать под понятием“пространство”? Другими словами, у Лейбница такое изменение вопроса означает,что говоря о пространстве, нужно рассматривать не нечто, существующее объективнореально в некотором смысле само по себе, а некоторые отношения, связанные ссуществованием реально осязаемых вещей, с их относительным перемещением.
Лейбницчетко осознает, что мы не совсем вправе связывать с понятием “пространство”пустоту, так как она есть ничто. И он приходит к идее, что “самое лучшеесказать, что пространство есть порядок”, что “это отношение, порядок не толькомежду существующими, но и между возможными вещами, как они существовали бы”(Лейбниц Г.В. Новые опыты о человеческом разумении автора системыпредусмотренной гармонии.- //Соч., т.2, с.149) Таким образом, в его понимании,мы уходим от того, чтобы связывать понятие “пространство” с пустотой, асвязываем его с реально существующими вещами, и тем самым якобы все затрудненияустранены. С одной стороны, можно считать, что нет никакого субстанциальногопространства, а с другой стороны, мы можем больше не говорить и о пустоте как опространстве. Вещи существуют ни в чем, существуют сами по себе, а идеяпространства связана у нас с тем, что они при этом как-то расположены поотношению друг к другу.
ИдеяЛейбница на первый взгляд кажется заманчивой, по-своему глубокой и дажекрасивой. Но она вместе с тем устраняет и идею материального единства мира. Атак как Лейбниц рассматривает и время всего лишь как некоторый порядок, какнекоторую последовательность в существовании вещей, то совершенно не понятно,как такое пространственное и временное существование вещей может подчинятьсяопределенным закономерностям в своих движениях и взаимодействиях.
Ужетеория гравитации Ньютона поставила под сомнение разрозненное, самостоятельноеи независимое существование тел в природе. А создание в дальнейшем волновойтеории света, а затем и электромагнитной теории Д.К. Максвеллом показалосовершенно определенно, что тела не существуют как бы сами по себе. Междутелами находится нечто материальное в такой же мере, как и сами тела.
УходЛейбница от рассмотрения вопроса о том, что существует между телами, отправомерности такой постановки вопроса оказался просто искусственным.Расстояния, промежутки между телами существуют так же объективно реально, как исами тела. У нас нет никаких оснований считать их ничем, т.е. пустотой в полномсмысле этого слова. И это подтвердилось в ходе дальнейшего развития науки. Какоказалось, более глубоко и правильно подошел к этому вопросу Толанд, связавпонятие “пространство” с существованием самой субстанции материи в целом.Причем, как считал он, материя существует всюду – и там, где тела, и там, гдеих нет.
Сегоднятеорией пространства и времени считается специальная теория относительности(СТО). А в философской литературе по проблемам СТО много сказано о том, чтоЭйнштейн, создавая эту теорию, положил в основу своего понимания вопросовпространства и времени идеи Лейбница, значительно развив и конкретизировав их.И хотя сам Эйнштейн нигде не ссылается на Лейбница, действительно, в егоработах по СТО такая связь просматривается довольно четко. Более того, даже в1929г., уже через много лет после создания общей теории относительности (ОТО),в которой Эйнштейн значительно пересмотрел свое первоначальное отношение кпонятию пространства, в работе “Пространство-время” он пишет: “Пространствоозначает свойство, благодаря которому твердые тела могут занимать разныеположения” (А.Эйнштейн, Собрание научных трудов (СНТ) в 4-х томах: М., Наука,1965-1967г., т.2, с.236. И дальше, ссылаясь на Эйнштейна, мы будем прибегать кданному изданию).
Однакосегодня можно лишь удивляться тому, что СТО считается теорией пространства ивремени, да еще при этом ссылаться на идеи Лейбница. Во-первых, сам же Эйнштейнв своей ОТО полностью ушел от «пространства» СТО, а во-вторых, почтиза сто лет, прошедших с момента создания именно СТО, современная физиканастолько продвинулась в понимании сути вещей, что и дальше считать СТО теориейпространства и времени — чистейшее недоразумение.
Нодавайте все же рассмотрим вкратце подход Эйнштейна к пониманию«пространства» вначале в СТО, а потом и в ОТО.
Преждевсего, следует обратить наше внимание на то, что еще в СТО Эйнштейн употребляетслово «пространство» в двух принципиально различающихся смыслах. Водних случаях он говорит о пространстве, включающем в себя все тела и процессывсего окружающего нас мира. Это некоторое глобальное мировое пространство, тоесть пространство всей Вселенной. В других же случаях под«пространством» понимается тот объем, который мы можем мысленножестко связать с той или иной системой координат (СК) и также мысленно как быпереносить вместе с ней. Как известно, первое из названных «пространств»Ньютон в своей механике назвал абсолютным, а второе — относительным. Так они ивошли в классическую физику. Абсолютное пространство считалось пустым,неподвижным, однородным и изотропным. Считалось, что именно в нем происходятвсе истинные движения и взаимодействия тел.
Сразвитием волновой оптики, а несколько позже и электромагнетизма, абсолютноепространство стали рассматривать как некоторую физическую арену для протеканияи этих явлений. При этом «арену» пришлось заполнить«эфиром» — некоторой физической средой, чисто механическое движениекоторой в абсолютном пространстве и должно было объяснить все электромагнитныепроцессы. Однако такие попытки не дали положительных результатов; и тогдафизикам пришлось пересмотреть свое отношение к эфиру. Это сделал. Г.А. Лоренц.Он, по сути, отождествил понятие эфира и абсолютно неподвижного пространстваНьютона и стал рассматривать электромагнитные явления не как некоторыеследствия механических перемещений эфира в пространстве, а как результатнекоторых согласованных между собою изменений состояния эфира от точки к точке,и даже для частичек вещества.
Лоренцввел в физику также принцип постоянства скорости света по отношению к абсолютнонеподвижному в целом эфиру (или абсолютно неподвижному пространству). Скоростьраспространения света в эфире, как и скорость распространения другихэлектромагнитных волн, в теории Лоренца была постоянной и не зависела отскорости движения источника.
ОднакоЭйнштейн уже в первой своей работе 1905 г. по СТО «К электродинамике движущихсятел» прямо указывает на то, что «в предлагаемой теории не вводится»абсолютно покоящееся пространство", наделенное особыми свойствами, атакже ни одной точке пустого пространства, в котором протекают электромагнитныепроцессы, не приписывается какой-нибудь вектор скорости" (СНТ, т.1, с.8).
Ужеиз одной этой фразы видно, что создавая свою СТО Эйнштейн представлял себе всемировое пространство пустотой, не имеющей никаких физических свойств, аследовательно, и никаких физических пределов. Пустому беспредельномупространству, ни одной его точке, нельзя приписать и никакой скорости. Болеетого, в нем и сами точки выделить никак нельзя. Отсюда, как был убежденЭйнштейн, движение тел в пространстве носит сугубо относительный характер.Ничего другого при таком понимании «пространства» и не может быть,так как все тела вместе с окружающими их физическими полями находятся вабсолютной пустоте. Именно поэтому какой бы то ни было абсолютный характердвижения мы должны отбросить и рассматривать лишь движение относительное.Абсолютное же движение, даже в философском смысле, с его точки зрения,«невозможно в принципе». «Мы можем говорить только об измененияхвзаимного расположения тел», — прямо сказано у Эйнштейна (СНТ, т.1,с.178). (Точно, как у Лейбница!).
Всвязи с вышеизложенным, несмотря на то, что само по себе пустое глобальноепространство и существует, физик, изучая явления природы и ее законы, всегдаимеет дело с некоторым относительным пространством той или иной СК, котороенесколько позже он метко назвал «пространством отсчета».«Пространство отсчета» тоже есть пустота по самой своей природе, таккак это лишь часть всеобщей пустоты.
Излагаясвою теорию, Эйнштейн также говорит об относительных пространствах условнопокоящихся или условно движущихся СК. При этом под «покоящейся»понимается та СК, по отношению к которой мы и хотим рассматривать явления, втом числе и другие относительно движущиеся СК, с помощью ее же неподвижныхсредств измерения. А «движущаяся» система – это обязательнодвижущаяся по отношению к некоторой другой системе, хотя и не обязательно к«покоящейся».
Излюбой условно покоящейся СК мы можем рассматривать движение какого-либо тела(или системы), как по отношению к самой себе, так и по отношению к любой другойусловно движущейся системе (или телу).
Заметимсразу же, что уже исходя из изложенной здесь концепции относительного движенияЭйнштейна, говорить в его СТО о состоянии собственного движения какого-либотела или системы отсчета, связанного с их чисто механическим пространственнымперемещением, просто не корректно, так как понятие такого собственного движениялишено в трактовке теории всякого конкретного смысла. Но без обращения кпредставлению о собственном движении системы отсчета мы даже не в состояниидать определение инерциальной системы отсчета (ИСО), хотя это основнойфизический объект наших исследований в СТО.
Мыговорим, что ИСО не должна двигаться ускоренно. Но это уже есть некотораяхарактеристика собственного, а не относительного движения системы. Чтобы узнатьдвижется система ускоренно или нет, нам нет необходимости обращаться ккаким-либо другим произвольно взятым системам. Мы можем установить это в самойсистеме. Кроме того, само ускоренное движение есть ни что иное, как непрерывноеизменение состояния собственного движения в пространстве.
Возьмемкакую-либо инерциальную систему и начнем ее в течение какого-либо времениускорять, а затем оставим в покое и сделаем движение снова инерциальным. Атеперь спросим себя, изменилось ли ее состояние движения после ускорения, илинет? И ответ тут будет только один: да, изменилось! И это отметят всенаблюдатели из других ИСО, не изменявших своего собственного движения.
Те,кто не желает этого видеть и понимать, могут ответить, что изменилось опять жетаки лишь относительное движение ускорявшейся системы относительно всех другихсистем, а не ее собственное движение в пространстве, которого нет и быть неможет. Но пусть тогда они ответят, а за счет чего это произошло? И если онискажут, что за счет ускорения системы, то это и будет означать, что всепроизошло за счет изменения состояния движения ускорявшейся системы. И никакогодругого ответа они не придумают. И это есть собственное движение системы впространстве.
Этосерьезнейшее логическое противоречие в трактовке теории. Уже оно одно делаетполностью несостоятельной всю дальнейшую трактовку СТО Эйнштейном.
Говоряо точках пространства, Эйнштейн, как правило, имеет в виду точки того или иногоотносительного пространства той или иной СК («пространства отсчета»),хотя иногда и имеет в виду некоторые точки пустого мирового пространства,например, говоря о бесконечно удаленном точечном источнике света, не связываяего ни с каким «пространством отсчета».
Такимобразом, в СТО Эйнштейна именно в период ее создания, в его трактовке этойтеории, пространству, как таковому, придается статус абсолютной беспредельнойпустоты. Это как бы объективно реально существующая пустота, в бесконечномобъеме которой на равных правах существуют как «весомая материя», таки электромагнитные поля.
Такоепонимание «пространства» Эйнштейном совершенно четко просматриваетсяи в последующих его работах, где все более детально даются разъяснения основСТО. Отказываясь от механически неподвижного в целом эфира Лоренца, Эйнштейн,по сути, становится на ту точку зрения, что пустое мировое пространство само посебе нейтрально, то есть, лишено каких бы то ни было физических свойств. Что жекасается относительных «пространств отсчета» тех или иных СК, то ихфизические свойства в трактовке СТО сугубо относительны (релятивны). Онисвязаны с метрическими свойствами самих существующих реально СК, или точнее, стеми твердыми телами, на базе которых они и построены.
«Представимсебе теперь, — говорит Эйнштейн, — что пространство размечено, как в покоящейсясистеме К посредством покоящегося в ней масштаба, так и в движущейся системе K'посредством движущегося с ней масштаба…»(СНТ, т.1, с.13). И только такаяразметка «делает» пространство физическим, так как никаких другихфизических свойств оно не имеет. И эти относительные «пространстваотсчёта» по самой своей природе абсолютно пустые, но они релятивные вотношении своей метрики, которая объективно обусловлена твёрдыми телами СК, чьисвойства мы и переносим на пустое пространство. И если мы говорим о том, что«пространство отсчёта» СК однородно и изотропно, то это практическиозначает, что однородны и изотропны пространственные метрические свойства самойкоординатной системы, её реальных твёрдых осей, а не пространства системы кактакового. Само пространство при этом полностью нейтрально. Это всего лишь,хотим мы того или не хотим, абсолютно пустой объём.
Распространяяметрические свойства самой СК на относительную пустоту, мы тем самым как быпридаём ей и некоторые физические свойства, что и делает её «пространствомотсчёта». И хотя это делается чисто умозрительно, в этом нет никакогосубъективизма, так как мы всегда можем в случае необходимости разметитьотносительное пространство и чисто физически, например, с помощью целой сетитонких твёрдых стержней. Важно при этом то, что пустое относительноепространство любой СК всегда может быть однозначно приведено в некоторыеобъективные метрические отношения со всей СК. Это именно то, что и нужнофизику.
Таковабыла начальная концепция «пространства» у Эйнштейна. Она полностьювытекает из всей его трактовки своей СТО. К сказанному лишь следует добавить,что данная концепция, хотя и в неявной форме, строится также и на нашей чистобиологической возможности чувственно наглядно воспринимать и довольно чётковыделять в пространстве различные физические тела. Они существуют для нас какбы полностью пространственно разрозненными друг от друга. И хотя существованиеих неразрывно связано с существованием пространственных физических полей,например, электромагнитных, мы как бы ставим само существование полей вподчинённость существованию физических тел. Это следует хотя бы из тогопростого факта, что в СТО все физические явления рассматриваются по отношению ксистемам отсчёта, базирующимся на СК из абстрактных твёрдых физических тел. Приэтом мы считаем, что свободно можем вводить свои твёрдые тела в полнейшуюпустоту. В то же время наши материальные оси координат в любой реальной формене существуют в пространстве сами по себе. Они обязательно как бы окружены ипронизаны физическими полями и потому раньше необходимо было бы внести полнуюясность в вопрос: вносим ли мы эти поля в пустоту вместе с нашими координатнымиосями или поля уже должны существовать в пустоте как некоторая принципиальнонеобходимая предпосылка для возможности введения реальных координатных осей. Впоследнем случае пространство ни в коей мере нельзя считать пустотой, если онопринципиально не существует без того или иного физического поля. А дальше мыкак раз и увидим, что именно к такому выводу после создания общей теорииотносительности (ОТО) и пришёл Эйнштейн. Тогда концепция абсолютно пустогопространства принципиально неприемлема и для построения и трактовки СТО. Но,создавая СТО, давая ей свою трактовку, Эйнштейн ещё чётко не осознавал этого.Так что пустое беспредельное всеобщее пространство — не что иное, какпроизвольная гипотеза.
Второечрезвычайно важное замечание, которое можно высказать уже здесь в дополнение куже сказанному выше, заключается в том, что сугубо относительное движениечего-либо материального в абсолютно пустом пространстве по самой своей сутиможет быть связано только с его чисто механическим перемещением. Однако мы ужезнаем, что даже электромагнитные явления классической физики, не говоря уже оквантовых явлениях, невозможно было объяснить чисто механическими движениями.Именно поэтому в своё время физики и были вынуждены ввести понятие об изменениисостояния материи. И это изменение состояния тоже есть её некоторое движение.Причем обязательно самодвижение, а значит уже не сугубо относительное движение.
Происходяв самой материи без её относительных перемещений, самодвижение по самой своейприроде и сути уже является абсолютным. Это некоторое абсолютное изменениесостояния, хотя, с другой стороны, это есть и некоторое относительноеизменение, так как обязательно новое состояние возникает и проявляется поотношению к предыдущему (старому) состоянию материи, «становясь» изнего в данном некотором объёме материи. И это есть проявление диалектическогоединства абсолютного и относительного, проявление диалектичности, как самойприроды, так и нашего познавательного процесса.
Ужездесь автор хотел бы подчеркнуть полнейшую неправомерность и несостоятельностьотрицания, не только в философском, но даже в физическом смысле, абсолютныхдвижений в природе и сведения всех движений лишь к движениям относительным. Смомента открытия электромагнитных явлений мы уже не вправе этого делать. В тоже время в СТО, в существующей ее трактовке, самодвижение материи нигдепринципиально не учтено. Например, даже электромагнитные явления, хотя иявляются «самостоятельно существующими объектами», кроме постояннойскорости распространения в пространстве, о которой речь еще впереди, не имеютникаких других собственных характеристик. Более того, в самой первой работеЭйнштейна по СТО даже сказано, что «электрические и магнитные поля несуществуют независимо от состояния движения координатной системы» (СНТ,т.1, с.25). Как тут говорить о каких-то собственных характеристиках, если дажесамо «самостоятельное существование» «не существует независимоот состояния движения координатных систем»(!?).
Каквсё это можно совместить? Ведь одно высказывание полностью противоречитдругому. Но, как говорится, слава богу, в 1920 г. в своей статье «Ответ настатью Рейхенбаха» Эйнштейн, наконец таки, совершенно определённопризнаёт: «Ведь система координат представляет собой всего лишь средствоописания и сама по себе не имеет ничего общего с описываемыми предметами „(СНТ, т.1, с. 690).
Итак,создавая свою СТО, Эйнштейн мыслил всеобщее глобальное мировое пространство какпустоту, лишённую каких бы то ни было физических свойств и качеств. И, тем неменее, неотъемлемым физическим качеством даже такого пустого пространстваявляется его объёмность или трёхмерная протяжённость. Протяжённость существуетобъективно реально, и она совсем не нейтральна, как казалось Эйнштейну вначале,и что он осознал лишь после создания ОТО.
Вотвыдержка из его статьи 1921 г. “Сущность теории относительности»(написана по лекциям, прочитанным Эйнштейном в Принстонском университете в мае1921 г.): «Земная кора играет настолько важную роль в нашей повседневнойжизни при определении относительных положений тел, что это привело кабстрактному понятию пространства, которое, конечно, не выдерживает критики.Чтобы освободиться от этой фатальной ошибки, мы будем говорить только о»телах отсчёта" и «пространстве отсчёта». Как мы увидимдальше, лишь в общей теории относительности потребуется уточнение этихпонятий" (СНТ, т.2, с. 7).
Издесь под «абстрактным понятием пространства, которое, конечно, не выдерживаеткритики,» Эйнштейн имеет в виду пустоту. Он даже называет такое пониманиепространства «фатальной ошибкой». Однако в трактовке СТО эта«фатальная ошибка» так и не была исправлена ни самим Эйнштейном, ниего последователями. Более того, даже в статье 1948 г. «Относительность:сущность теории относительности», говоря об «основныхрезультатах» СТО, он продолжает утверждать, что уже она «привела кясным физическим представлениям о пространстве и времени» (СНТ, т.2, с. 660).
Тоже самое, вслед за Эйнштейном, и по сей день, утверждают многие как наши, так изарубежные физики и философы. При этом все они допускают очень серьёзную и в тоже время очень простую ошибку. Дело в том, что в СТО Эйнштейна вопрос опространстве и времени был решён лишь в отношении конкретных или абстрактных СКи ИСО, как средств непосредственного физического измерения и описания, еслиречь идёт о работе в реальной физической лаборатории, или как средств выясненияреальных пространственных и временных или пространственно-временных и другихфизических отношений между различными физическими объектами и явлениями, еслиречь идёт о мысленных экспериментах. Иначе говоря, вопрос был решён лишь вот вкаком смысле: как мы должны численно измерять пространственные и временныепромежутки в наших лабораторных или абстрактных СК и ИСО при проведении какэкспериментальных, так и теоретических исследований. Что же касается самой сутитого, что же собой представляет существующее реально пространство, то тутвопрос не только не был решён, но даже была допущена «фатальнаяошибка».
Послесоздания СТО, а затем и ОТО, Эйнштейн ещё много раз возвращается к осмыслениюпредставлений о пространстве и времени. И то, что содержится в его работах,вплоть до последних лет жизни, отнюдь не однозначно и логически не безупречно.А поэтому никоим образом нельзя считать, что само создание СТО уже базировалосьна каких-то в достаточной мере пересмотренных и переосмысленных новыхпредставлениях Эйнштейна по этим проблемам. Очевидно, всё же правильнеесчитать, что сама работа над фундаментальной физической теорией требовала икак-то попутно пересматривать и переосмысливать и общие фундаментальныепредставления и понятия всего нашего бытия. Оба процесса – разработка теории иосмысление представлений и понятий – развивались параллельно, но всё жеразработка физической теории всегда была у Эйнштейна на переднем плане иопережала вторую сторону дела, от которой просто невозможно было уйти. Втораясторона уже как бы прилаживалась, подгонялась под первую. Но при таком методе всегдаесть опасность утратить объективность своего подхода.
«Понятиепространства как чего-то, существующего объективно и независимо от вещей, — пишет Эйнштейн уже на склоне своих лет, — относится к донаучному мировоззрению;оно сменяется идеей о существовании бесконечного числа пространств, движущихсяотносительно друг друга. Эта последняя оказывается логически неизбежной, но иона не может играть значительную роль в научной мысли» (СНТ, т.2, с.747).
Здесьречь идёт о той «логической неизбежности», которая, по мнениюЭйнштейна, диктовалась СТО. И хотя он говорит лишь об идее существования«бесконечного числа пространств, движущихся относительно друг друга»,главная всё же идея – это идея существования всеобщей пустоты, которую Эйнштейнне только нигде не подчёркивает, а напротив – всячески умаляет и, наконец,находит, как ему кажется, как от неё избавиться. «Физические объектынаходятся не в пространстве, — пишет он, — но эти объекты являютсяпространственно протяжёнными. На этом пути концепция „пустого пространства“теряет свой смысл» (СНТ, т.2, с.744). (Опять же, чем не Лейбниц?). Носразу возникает вопрос, в чём же тогда осуществляется сугубо относительноедвижение самих пространственно протяжённых объектов, как не в пустомпространстве, в котором, кроме самих физических объектов (тел и полей) болееничего и нет? Сугубо относительное движение с необходимостью требует и пустогопространства, как бы нам ни хотелось не говорить о нём.
ОднакоЭйнштейн уже знал после разработки ОТО, что пространство физически не можетбыть пустым. Такое представление о пространстве наталкивается на неразрешимыетрудности, а потому он изменяет и своё отношение к пространству СТО.«Таким образом, — делает Эйнштейн свой вывод, — как и в классическоймеханике, пространство здесь является независимой составной частью впредставлении физической реальности. Если мы представим себе, что материя(имеется в виду вещество – А.Ю.) и поле удалены, то остаётся (инерциальное)пространство или, точнее говоря, это пространство вместе со связанным с нимвременем. Эта четырёхмерная структура (пространство Минковского) мыслится какноситель материи и поля» (СНТ, т.2, с.754).
Итак,если вначале метрические свойства пространства и времени в СТО мыслятся какчисто релятивные и полностью зависимые от тел отсчёта, то теперь оказывается,что они имеют право и на самостоятельное существование. Пространство и времяобразуют даже четырёхмерную структуру, которая мыслится носителем вещества иполя. Но чем же тогда обусловлены метрические свойства этой структуры? Ведь безвещества и поля (в том числе и процесса распространения света) у нас нет ипринципиально не может быть ни самих координат, ни их разметки, ни часов, нивремени как показаний уже синхронизированных между собой часов.
«Инерциальныепространства, вместе со связанными с ними временами, — продолжает дальшеЭйнштейн, — являются привилегированными четырёхмерными координатными системами,связанными линейными преобразованиями Лоренца» (там же). И удивление нашевозрастает ещё больше. Оказывается, в СТО можно мысленно убрать вещество и полеи при этом остаются не одна, а целое бесчисленное, по сути, множествоинерциальных четырёхмерных, то есть пространственно-временных структур –носителей вещества и поля. Но ни одна из этих таинственных инерциальных четырёхмерныхструктур с неизвестно откуда взятыми и неизвестно, что собой представляющимиметрическими свойствами, (ведь они не принимаются в теории и не следуют из неё)не имеет объективного «сейчас» (см., например, СНТ, т.2, с. 713,754). И в то же время все мы убеждены, что весь физический мир в целомсуществует объективно реально в каждое мгновенное «сейчас».Совершенно другой вопрос заключается в том, можем ли мы как-то физическивыделить для себя это объективно реальное «сейчас» по всемупространству или нет? И ответ здесь простой: практически нет, а мысленно да. Имы всегда поступаем так, рассуждая о мире в целом.
«Мыв состоянии теперь видеть, — подчёркивает далее Эйнштейн, — насколько переход кобщей теории относительности видоизменяет понятие пространства. …согласно общейтеории относительности не существует отдельно пространство как нечтопротивоположное „тому, что заполняет пространство“ и что зависит откоординат. …Если мы представим себе, что гравитационное поле …устранено, то неостаётся не только пространства типа (1) (псевдоевклидова пространстваМинковского– А.Ю.), но и вообще ничего, в том числе и „топологическогопространства“. …Пространство типа (1) с точки зрения общей теорииотносительности не есть пространство без поля, но представляет собой частныйслучай поля …Пустое пространство, то есть пространство без поля, не существует.Пространство-время существует не само по себе, но только как структурноесвойство поля» (СНТ, т.2, с.757-758). Но ведь выше же было сказано, чтопространство-время «остаётся», когда «материя и полеудалены»(?!). Ну где же здесь четкость и логика?
Изданного «разъяснения» Эйнштейна ещё более наглядно видно, что когдасоздавалась СТО, то пространство мыслилось совершенно пустым, так какгравитационное поле никак не принималось во внимание. А физические свойства«пространства отсчёта» полностью зависели лишь от «телотсчёта», то есть от физических свойств самих СК. И только ОТО показала,что такое представление в принципе неверно. Оно не отвечает самой природевещей. Неверным оказывается и то, что пространство-время в СТО можно мыслитькак инерциальную четырёхмерную структуру без вещества и поля, ибо«пространство-время существует …только как структурное свойствополя».
Ещёраз подчеркнём окончательный вывод Эйнштейна о том, что «пространство безполя не существует». Что заставило его прийти к такому выводу? Преждевсего то, что поле тяготения существует повсюду и избавиться от негопринципиально нельзя. Изолированными друг от друга ИСО нельзя мыслить даже вчисто теоретическом плане. Все системы отсчёта так или иначе взаимосвязанымежду собой, и прежде всего через «близкодействие». Имея свои как бывнутренние «пространства отсчёта» все реально мыслимые системы, темне менее, находятся в едином для всех их близкодействующем гравитационном поле.Это то материальное взаимосвязующее звено, которое принципиально неустранимо.Но то, что принципиально неустранимо, естественно, должно иметь и определённоепринципиальное значение.
Гравитационноеполе материально в своей основе. Поэтому вывод Эйнштейна о том, что«пространство без поля не существует», равнозначен тому, чтопространство материально, иначе, это есть некий материальный субстрат. И еслипри создании СТО «эфир» как нечто материализующее собой пространство былв категорической форме устранён, то теперь с необходимостью его пришлосьвернуть: "… мы не можем в теоретической физике обойтись без эфира, то естьконтинуума, наделённого физическими свойствами, — заключает Эйнштейн, — ибообщая теория относительности, основных идей которой физики, вероятно, будутпридерживаться всегда, исключает непосредственное дальнодействие; каждая жетеория близкодействия предполагает наличие непрерывных полей, а следовательно,существование «эфира»" (СНТ, т.2, с.160).
Эйнштейндаже согласился с возможностью введения эфира и в СТО. Правда, эфир СТО нужномыслить несколько идеализированно, в некоторой абсолютной форме, «так какего влияние на инерцию и распространение света» нужно считать«независимым от всех физических воздействий» (СНТ, т.2, с.158). Ноглавное, что приходится всё же при этом признать, так это то, что«геометрия тел, как и динамика, становится обусловленной эфиром» (тамже). Это чрезвычайно важное заключение.
Приведенныйвывод Эйнштейна прямо вступает в противоречие с исходными принципами построенияи трактовки СТО. Если в самом начале построения теории эфир был недопустим,пространство было пустым и нейтральным, а метрические свойства«пространств отсчёта» полностью определялись метрическими свойствамисамих «тел отсчёта», то теперь же оказывается, что напротив – надопринять, что пространство (эфир) обусловливает метрические свойства тел и всюдинамику их взаимодействия. И это совсем меняет дело. К тому же«пространства отсчёта» никак не могут претендовать на такую роль, таккак они действительно полностью зависят от самих систем. Геометрия тел идинамика могут зависеть только от всеобщего пространства (всеобщего эфира). Итогда всё становится на свои места. Собственные свойства тел систем отсчётаобусловлены всеобщим эфиром, а метрические свойства относительных пространствотсчёта обусловлены телами систем отсчёта. Динамика же полностью обусловленаэфиром. Но ведь это не нашло никакого отражения в трактовке СТО! Она осталасьтакой же, как и была в самом начале.
Чтоже касается ОТО, то она устраняет введённую в СТО идеализацию и «придаётэфиру переменную от точки к точке метрику и определяющие динамическое поведениематериальных точек свойства, которые в свою очередь определяются физическимифакторами, а именно распределением масс или энергии” (СНТ, т.2, с.158).»Таким образом, — указывает далее Эйнштейн, — эфир общей теорииотносительности отличается от эфира классической механики или специальнойтеории относительности тем, что он не является «абсолютным», ноопределяется в смысле своих переменных в пространстве свойств распределениемвесомого вещества. Это определение является полным в том случае, если мир будетпространственно конечным и замкнутым " (СНТ, т.2, с.158).
Итак,эфир есть физическое поле, без которого пространство как таковое не существует.В СТО он несколько идеализируется (считается абсолютным), а в ОТО этаидеализация устраняется. Но теперь мы чётко должны осознать, к чему относитсяпринимаемая в СТО идеализация. И никоим образом не должны строить эту теорию,опираясь на представление о пустом пространстве. Кроме того, мы должныограничить и размеры наших ИСО, и их пространственное перемещение темипределами, в рамках которых мы можем пренебречь реальной неоднородностью инеизотропностью состояния пространства. Причём пространство не«заполнено» полем, оно не противоположно «тому, что заполняетпространство», а следовательно, — это неотъемлемый атрибут самого поля.
Итеперь нужно сказать главное. Поле материально и объёмно. Поля вне объёма несуществует, так же как не существует никакого объёма без поля, по сути, безматериального субстрата. А поэтому, чтобы исключить все противоречия в нашихвысказываниях и в нашем познавательном процессе, именно с этим объёмом поля (авернее, субстрата) и нужно связать понятие «пространство». Только вэтом случае мы действительно и можем сказать, что «не существует отдельнопространство, как нечто противоположное тому, что заполняет пространство».
Конечныеразмеры и замкнутость объёма материи (её пространства) прямо связаны сколичественным сохранением всей материи в целом (её субстрата). Только в этомслучае можно реально и осмысленно говорить о несотворимости и неуничтожимостиматерии как об основном законе её сохранения, а также сохранения всех еесвойств и качеств. В этом и будет заключаться реальный смысл того, чтопространство есть атрибут материи, есть коренная форма ее существования. Такиматрибутом и такой коренной формой существования материи и есть весь ее в целомобъём, в котором материя лишь изменяет непрерывно и вечно своё состояние всоответствии с присущими ей самой законами. Этот объём и есть трёхмерноепространство.
Теперьнам становятся ясными и все те трудности, которые были связаны с раскрытиемпроблемы пространства. Прежде всего, они были связаны с тем, что само это словомы применяем совсем не однозначно. Действительно, говоря о реальномпространстве, мы всегда, вольно или невольно, имеем в виду его объём. Но, сдругой стороны, так как объём принципиально не существует сам по себе, аявляется неотъемлемым атрибутом самого субстрата материи, мы невольно включаемв рассмотрение собственно вопроса о пространстве и вопросы, связанные собъёмными, то есть обязательно пространственными, проявлениями и самих свойствматерии. Мы просто смешиваем эти вопросы, не осознавая необходимости их чёткогоразграничения. Отсюда становятся и вполне понятными слова Эйнштейна о том, чтов донаучном мышлении «пространство выглядит как физическая реальность, каквещь, существующая независимо от нашего сознания, подобно материальным объектам»(СНТ, т.2, с.236). И это прямо связано с тем, что самой первичной вещьюявляется сама трёхмерно протяжённая материя с её объёмом. Все же остальныепривычные для нас вещи просто связаны с различными частными изменениямисостояния материи (её движения) в разных частях своего объёма (пространства), сразными пространственными формами этого движения. Переход от донаучного кнаучному мышлению как раз и требует совершенно чёткого осознания именно этогофакта.
Совсемне случайно то, что Эйнштейн приходит к мысли, что «формирование понятияматериального объекта должно предшествовать нашим понятиям времени ипространства» (СНТ, т.2, с.748). Однако он не сумел подняться к осознаниютого, что таким первичным «материальным объектом» и нужно считатьсаму объёмную материю, её субстрат. В качестве примера материальных объектовдля формирования нашего понимания пространства он называет “ящики” (там же).
Новот ещё одно примечательное место из речи Эйнштейна в Ноттингеме ещё в 1930году: «Мы приходим к странному выводу: сейчас нам начинает казаться, чтопервичную роль играет пространство; материя же должна быть получена изпространства, так сказать, на следующем этапе. Пространство поглощает материю.Мы всегда рассматривали материю первичной, а пространство вторичным.Пространство, образно говоря, берёт сейчас реванш и „съедает“материю. Однако всё это остаётся пока лишь сокровенной мечтой» (СНТ, т.2,с.243). Как мы знаем, современная физика успешно осуществляет эту мечтуЭйнштейна. И это прямо связано с тем, о чём мы только что говорили. Но ещё разнапомним, что под «материей» Эйнштейн понимал вещество.
Здесьне лишне будет напомнить то, что хорошо известно, но, тем не менее, частозабывается. С одной стороны, каждую свою мысль мы выражаем через понятия, черезназвания, которые сами же и даем разным вещам и тому, что так или иначе связанос их существованием. С другой стороны, все вещи, предметы объективно существуютсами по себе, независимо от нас. И так как предмет познания, как правило, имеетцелый ряд свойств, качеств, сторон, граней и т. п., то не всегда ясно насколькоприменяемое нами понятие отражает всю многогранность предмета в целом, или оноотражает одну какую-либо его сторону. Ведь может случиться так, что в одномслучае мы пытаемся применить какое-либо понятие к предмету в целом, но при этомвсе же, даже неосознанно, концентрируем свое внимание на одном каком-либо егокачестве или же свойстве. А в другом случае применяем то же самое понятие,концентрируя свое внимание уже на некотором другом, также неотъемлемом,качестве или свойстве того же предмета. При этом мы вроде бы говорим об одном итом же, так как это связано с одним и тем же предметом, но по сути говорим онесколько различающихся вещах, пользуясь одним и тем же понятием. Поэтому,прежде всего, нужно разобраться с логикой и диалектикой применения самогопонятия, с тем, что именно мы хотим выразить с помощью этого понятия, обращаяськ той или иной вещи, к тому или иному предмету.
Всесказанное в самой полной мере как раз и относится к понятию “пространство”.Поэтому мы зададим вопрос, прежде всего, так: что же мы обычно хотим выразитьсловом “пространство”? Всегда ли мы однозначно применяем это понятие? Здесьречь, конечно, идет не о концептуальных или перцептуальных пространствах, а ореальном физическом пространстве. И, очевидно, самое правильное будет сказать,что понятие “пространство”, осознанно или неосознанно, мы, прежде всего,связываем ни с чем иным, как со свойством субстанции материи быть объемной.Пространство есть атрибут материи, есть ее всеобщая форма. И этот атрибут, этаформа есть не что иное как трехмерная протяженность, или просто объем. Нампросто необходимо для самих же себя раз и навсегда условиться, что понятие“пространство” при рассмотрении реально существующего мира ни с чем другимболее, как с атрибутом, с качеством трехмерной протяженности субстрата материи,с его объемом, мы связывать не должны. Это крайне необходимо для строгойлогичности всех наших рассуждений и сразу же ставит все на свои места.
Именнообъемность материи имелась в виду всегда, когда говорили о пространстве и как опустоте, и когда считали, что пустота заполнена, или как бы заполненасубстанцией, так как реально заполненным может быть лишь объем. И даже уЛейбница, несмотря на то, что пространство как бы создают сами тела, сам порядокрасположения тел, но этот порядок трехмерен, объемен и не он создает объем, асам же существует в объеме, т.е. в пространстве. Трехмерность не вытекает изпонятия порядка, в то время как любой пространственный порядок может бытьвыражен как трехмерный, как присущий объему.
Мыдолжны совершенно четко осознать, что пространство есть объем и этот объемприсущ субстрату материи, он у него всегда есть как неотъемлемое качество.Материи вне своего объема не существует. “Место” Вселенной у Аристотеля, собственно,и есть ее объем, т.е. пространство. Где кончается материальная Вселенная,кончается и ее объем.
Таккак материя существует вся сразу, существовала и будет существовать вечно, таккак она неуничтожима и несотворима из ничего, то также вечно и весь сразусуществовал и будет существовать ее объем, т.е. ее пространство. В этом смысле,прежде всего, пространство и есть всеобщей формой существования материи. Этаформа – ее объем. Только объемные вещи существуют объективно реально.Поверхность, линия, точка – суть лишь абстракции, созданные нашим воображениемот вещей материальных, существующих объемно.
Какойконкретный, реальный смысл обычно вкладывается в одно из основополагающихположений диалектического материализма о том, что материя неуничтожима и несотворима,не может появляться, возникать, рождаться и т.п. из ничего? Обычно при этомговорят о непрерывном взаимопревращении одних форм движения материи в другие, отом, что любая вновь появляющаяся форма есть результат перехода в эту новуюформу некоторой другой формы, прекращающей свое существование одновременно споявлением новой. Новая форма затем, в свою очередь, сменяется другой формой,превращаясь в нее и т.д. И эти превращения в природе протекают вечно инепрерывно, затрагивая все без исключения существующие формы, так как вечно инепрерывно само движение материи.
Однакоуказанное выше всеобщее положение о неуничтожимости и несотворимости материи,будучи действительно верным, с необходимостью должно включать в себя в качествеконкретной и реальной расшифровки своего смысла и то, что субстрат материисуществует весь сразу. Другими словами, материя с необходимостью “должна”существовать вся сразу количественно, вечно сохраняя неизменным это своеколичество, а поэтому общий объем субстрата материи “должен” быть конечным.Почему необходимо признать его конечным? Да потому, что если считать егобесконечным, причем актуально бесконечным, то значит следует отказаться и отположения о сохранении субстрата материи в целом. Это положение сразу жестановится схоластическим, так как при актуально бесконечном объеме теряетсявсякий реальный смысл говорить о сохранении самого субстрата материи. Что бы мыни добавили к бесконечности или ни отняли от нее, она все равно останетсябесконечностью. Идея актуальной бесконечности подрывает саму идею сохранения,она просто не совместима с ней. Говорить реально и четко осмысленно осохранении материи можно лишь в том случае, если она реально имеет конечныйобъем. Да и само понятие “бесконечность” опять же есть всего лишь абстракция.Мы не можем привести ни одного примера актуальной бесконечности.
Допоявления СТО Эйнштейна большинство физиков считало, что объективно реальносуществуют и эфир и вещество, хотя понятие «материя» при этом физики,как правило, связывали лишь с веществом. Но при этом допускался целый рядсерьезнейших методологических ошибок, которые в то время не так-то просто былоувидеть и осознать. Например, считалось, что все вещество, все вещественныеобъекты погружены в эфир, хотя он может быть как-то и пронизывает их. Но в тоже время считалось возможным любую часть вещества, любой вещественный объект сосколь угодно большой точностью вычленить, выделить в эфире. Считалось, чтовзаимодействие вещества и эфира носит, как чисто механический, на границе ихраздела, так и электромагнитный характер. Это видно из работ хотя бы того жеГ.А.Лоренца, который в свое время был одним из представителей самого переднегокрая физической науки (см., например, его книгу «Теория электронов».М. ГИТТЛ, 1953).
Другимисловами, мышление ученых-естественников было направлено по пути, подсказанномунашим в значительной мере абстрактным и довольно грубым для решения такихглубоких и тонких вопросов макроскопическим опытом. Ученые, какэкспериментаторы, так и теоретики, в то время еще не осознавали по-настоящемутот факт, что вычленение каких-либо вещественных объектов из всего окружающегоих остального мира носит сугубо абстрактный, а значит в определенной степени иусловный, характер, начиная с определенного уровня познания сути вещей.
Вомногих работах до Лоренца эфир мыслился движущимся чисто механически, а егоструктуру часто представляли как молекулярную (См., например, кн. Г.А.Лоренца«Теории и модели эфира», М.-Л.: ОНТИ НКТП СССР, 1952). И лишь Лоренц,чтобы согласовать теорию с экспериментальными фактами, принял гипотезуабсолютно неподвижного механически эфира. Эфир с его объемом сам сталмеханически абсолютно неподвижным пространством, но помимо свойства трехмернойпротяженности это пространство приняло на себя и ряд свойств, обусловленныхприсущим ему внутренним самодвижением. То, что он поступил принципиальноправильно, сразу же дало свои положительные результаты. Многое, что до этого втеории не получалось, стало получаться. Одни результаты стали хорошоувязываться с другими. Так получается всегда, когда в обобщении какого-либоэкспериментального и теоретического материала делается принципиально верныйшаг. Удалось решить много важных вопросов, на которых мы здесь останавливатьсяне будем.
Ночто же это за самодвижение внутри материи, если все ее части остаютсянеподвижными по отношению друг к другу? И что же тогда означает наблюдаемоенами перемещение отдельных тел? Это требует разъяснения, которое уже в самойобщей форме было дано у Толанда. Но для начала вспомним, что еще Аристотельпонимал под движением, в общем смысле этого слова, любое изменение, возможное ввещах и в природе, а перемещение считал лишь частным видом движения (Цит. соч.,с. 147). «Движение, в применении к материи, — подчеркивал и Энгельс, — этоизменение вообще» (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., Т.20, с.563). И это такжестало одним из основных положений диалектического материализма.
Вовремена Аристотеля к такому выводу можно было прийти на основании того, чтодаже те вещи, которые не перемещаются и напрямую не взаимодействуют с другими,стареют и разлагаются, а значит, подвержены какому-то внутреннему движению иизменению. С расцветом классической механики всякое видимое изменение вещейстали приписывать некоторому внутреннему движению, обязательно связанному сперемещениями. И даже уже Декарт не признавал никаких других движений, кромеперемещения одних частей материи по отношению к другим (Цит. соч., с.199).
Вераученых в возможность объяснить любые изменения в вещах и в природе с помощьючисто механических движений, то есть перемещений, крепла с каждым новым успехомклассической физической науки вплоть до создания Максвеллом электродинамики. Даи у самого Максвелла эта вера была настолько сильной, что и он, как известно,пытался объяснить все свои результаты с позиций все тех же механическихперемещений отдельных частей материи по отношению к другим. Но из этого ничегоне вышло и, как мы знаем теперь, и не могло выйти.
Ужездесь, на данном этапе своего развития, физика столкнулась с тем уровнемпознания движения материи, где чисто механическое перемещение уже пересталосрабатывать, вернее перестало срабатывать представление о всеобщности такогодвижения. Нужно было перестраиваться на качественно новое понимание самогофеномена движения. И это уже давно до этого было предсказано Толандом, которыйеще во времена Ньютона из чисто философских соображений осознал, чтомеханическое перемещение есть всего лишь видимость перемещения одних частейсубстанции материи по отношению к другим. Он уже тогда понял необходимостьобъяснить механическое перемещение, существующее в материи, как результатнекоторых последовательных качественных изменений в ней, изменений ее состоянияот точки к точке. Но на это ни тогда, ни потом не обратили практически никакоговнимания. И если, например, Дидро и Гольбах ссылаются в своих работах наТоланда, подчеркивая необходимость самодвижения в материи, необходимость еесамостоятельной двигательной активности во всех ее частях (См., например,Гольбах П.А. Система природы, или о законах мира физического и мира духовного.- // Избр. Произв. в 2-х т. Т.1.- М.: Соцэкгиз, 1963, с.72), то о возможностиобъяснить механическое перемещение и само существование тел в природе за счетизменения состояния материи от точки к точке и у них не сказано ни слова.Удивительно также и то, что даже Энгельс в «Диалектике природы» нигдене упоминает Толанда и не ссылается на него.
Созданиеквантовой механики опять же, и еще в большей степени, чем созданиеэлектродинамики, подтвердило невозможность объяснить все движения в природе засчет чисто механических перемещений. Более того, если электродинамика показалатакую несостоятельность в отношении к объяснению электромагнитных полей и ихдвижений, то уже квантовая физика стала демонстрировать то же самое и вотношении вещества, в отношении тех проявлений материи, которые испокон вековсчитались результатом чисто механических перемещений одних частей материи поотношению к другим. И если после работ Луи де Бройля по волновой механикефизики поняли необходимость признать за традиционно корпускулярнымипроявлениями материи и некоторые волновые свойства, то необходимость объяснитьлюбые механические перемещения в материи за счет некоторых согласованных междусобой изменений качественного состояния субстрата материи от точки к точке, онипо-настоящему не осознали и по сей день.
Подчеркнемеще раз особо, что все движения внутри объема материи, то есть в еепространстве, логичнее всего представить как результат некоторых согласованныхмежду собой и распространяющихся последовательно изменений в состояниисубстрата материи от точки к точке. Во всяком случае, именно такоепредставление о самодвижении материи не приводит ни к каким логическимпротиворечиям. Как мы отметили выше, к этому же выводу уже вплотную подошел ещеЛоренц.
Воткак выразил эту мысль он сам: " Действительно, одно из важнейших нашихосновных предположений будет заключаться в том, что эфир не только занимает всепространство между молекулами, атомами и электронами, но что он и проникает всеэти частички. Мы добавим гипотезу, что, хотя бы частички и находились вдвижении, эфир всегда остается в покое. Мы можем примириться с этим, на первыйвзгляд поразительным, представлением, если будем мыслить частички материи какнекоторые местные изменения в состоянии эфира. Эти изменения могут, конечно,очень хорошо продвигаться вперед, в то время как элементы объема среды, вкотором они наблюдаются, остаются в покое" (Г. А. Лоренц. Теорияэлектронов. М. ГИТТЛ, 1953, с.32).
Этаглубочайшая по своему содержанию мысль Лоренца не была замечена современниками,ни физиками, ни философами. Но в философии, как мы это отметили выше, она ужедавно не была новой (Толанд), хотя тоже никем и незамеченной.
Различныеформы движения, по-разному локализуясь в пространстве, всегда имеют и некоторыепространственные (объемные) характеристики. Другими словами, они всегдазанимают некоторый объем, который можно выделить, вычленить из всего остальногообъема материи лишь условно, всегда с некоторой погрешностью, так как никакихстрогих границ, которые отделяли бы одни формы движения от других, внутри самойматерии нет. Все это следует из современного состояния физической науки.
Пространственные,то есть объемные, характеристики различных форм движения материи мы и связываемс их условными границами. Но с макроскопической точки зрения эти условныеграницы являются довольно строгими и стабильными для множества известных намформ движения материи. Наиболее стабильны и строги они у тех форм движения, скоторыми мы связываем существование различных твердых тел.
Условныестабильные границы любого твердого тела определяют его размеры. И если говоритьо существовании тела в некотором смысле самого по себе, то есть внутри своихусловных границ, то каждое такое тело по отношению ко всему остальному объемуматерии имеет некоторые свои абсолютные размеры, связанные с его собственнойтрехмерной протяженностью.
Различныетела, существуя во всеобщем объеме материи, являясь частью этого объема, темсамым всегда существуют и в ее пространстве. Они просто не могут существоватьвне материи, вне ее объема. В этом смысле пространство конкретно и являетсявсеобщей формой существования материи. Но и любая конкретная форма движенияматерии имеет и некоторую свою пространственную форму. Эту форму тела, впределах его условных стабильных границ, можно назвать его абсолютной формой.
Ужеодно то, что никакое тело, никакая другая форма движения материи не имеетабсолютно строгих границ, говорит о том, что ни абсолютные размеры тела, ни егоабсолютная форма не могут быть абсолютными в самом строгом смысле этого слова.Они уже условно абсолютны, как и условны сами границы. Но дело не только вэтом, не только в условности самих границ.
Всякаяпространственно локализованная, временно устойчивая в пределах своих условныхграниц, форма движения материи непрерывно взаимодействует с другими соседнимиформами движения, а через них, так или иначе, взаимодействует и со всейостальной материей. Она является всего лишь некоторой внутренней, условновыделенной частью всего единого, огромного и чрезвычайно сложного механизмадвижения всей материи в целом, механизма непрерывного и вечного изменения еевнутреннего состояния по всему ее объему (пространству). Каждая временноустойчивая, временно стабильная форма движения (тело, атом, элементарнаячастица и т. п.), сохраняя свое некоторое внутреннее движение (то есть движениев пределах своих условных границ), в то же время непрерывно перемещается впространстве, во всеобщем объеме самой материи. В процессе этого перемещения(это и есть то, что мы называем механическим перемещением, механическимдвижением) собственные условные границы любой такой формы (тела, атома,элементарной частицы и т. п.) не могут оставаться неизменными. Взаимодействуя ссоседними формами, они непрерывно изменяются, изменяя тем самым условные стабильныесобственные размеры и форму. В силу этого абсолютные (в указанном выше смысле)размеры тел и их форма изменяются не только в силу условности собственныхграниц.
Чтовсе же дает нам основание называть собственные размеры тела абсолютными? Ведьпонятие размера уже предполагает выбор некоторого эталона измерения иустановления отношения между измеряемой величиной и этим эталоном.
Вседело здесь в том, что, имея свою собственную протяженность в пространстве,каждое тело, каждое пространственно устойчивое материальное образование,существуя объективно реально, уже тем самым находится в некотором отношении кпротяженности всей материи в целом. Оно всегда находится в отношении части кцелому. И хотя это отношение никогда не является в полном смысле абсолютно определенными к тому же непрерывно изменяется, тем не менее, оно всегда есть и его удобноназвать для нас абсолютным, понимая определенную долю условности такойабсолютности. И эта условность часто не так уж плоха, например, уже вмакромире. Кроме того, мы можем чисто теоретически принять для себя некоторыйжесткий и абсолютно постоянный эталон протяженности (эталон длины) некоторойдостаточно стабильной формы движения материи, которая бы условно считалась неперемещающейся в пространстве и неподверженной воздействию со стороны другихформ. Такой прием абстрагирования, идеализации вполне допустим и всегдаприсутствовал в науке. Такая идеализация нужна нам для самого процессапознания.
Чтоже в принципе может быть эталоном протяженности, то есть эталоном длины? Какизвестно, в реальном историческом процессе развития науки таким эталономявилось определенное твердое тело. При этом уже тогда, когда принимался такойэталон, ученые осознали, что чем точнее мы хотим использовать этот эталон, темстабильнее должны быть внешние условия его сохранения. Но ученые, по крайнеймере физики, в то время еще не представляли вполне осознанно и четко, что сампринятый эталон есть не что иное как некоторый пространственно устойчивыйпроцесс, некоторое пространственно устойчивое движение, некоторая формаматериального движения.
Ученыепозаботились о том, чтобы при хранении и использовании эталона строгоподдерживались определенные внешние условия. Но с позиций сегодняшнего дняудивительно то, что ученые не придали никакого значения самомупространственному перемещению эталона. Они почему-то решили, что это движениеникак не влияет на эталон, а вернее, попросту игнорировали это движение.
Эталоннаходится на Земле. Земля вращается вокруг собственной оси и перемещается посвоей орбите вокруг Солнца. Солнце тоже перемещается в своей Галактике и т. д.и т. д. Все эти формы движения неизбежно взаимодействуют друг с другом,оказывая друг на друга влияние. И этого никак принципиально не исключить.
Нонаука не стоит на месте и современная физика, значительно продвинувшись впонимании сути вещей, перешла к другому эталону, который уже есть совершенночетко выраженный процесс. Это определенный электромагнитный волновой процесс,который не нужно сохранять непрерывно. Его всегда, в случае необходимости,можно воспроизвести.
Здесьможно провести такую историческую параллель, связанную с покорением огнячеловеком. Вначале человек как бы похитил огонь у самой природы и вынужден былего непрерывно сохранять, чтобы пользоваться им. Но потом он научился получатьего сам по мере необходимости, и забота о сохранении огня отпала.
Волновойпроцесс как эталон длины есть определенным образом организованное движениематерии. И это движение обязательно подвержено влиянию всех других движений, вкоторых участвует само эталонное движение. Поэтому такой эталон,воспроизводимый на Земле, или в какой-либо иной, движущейся в мировомпространстве лаборатории, не может быть абсолютным. Он изменяет свою абсолютную(в нашем понимании) длину непрерывно. Но в своей собственной системе отсчета онвсегда остается эталоном со своей собственной длиной, всегда равной единице,вернее, принятой за единицу. И все измерения в системе выполняются с помощьюэтого эталона.
Ужездесь становится совершенно ясным, что если две какие-либо материальные системыотсчета (СО) находятся в пространстве в различном для каждой из них абсолютномдвижении, то они не могут быть совершенно одинаковыми. Если аналогичные СОдвижутся в пространстве с разными абсолютными скоростями, то они имеют и разныеабсолютные размеры для всех аналогичных тел, но сохраняют при этом одни и те жевнутренние пространственные отношения между внутренними телами. Причем этиотношения между аналогичными телами и процессами будут точно такими же, как и вСО, которая вся в целом не находится в абсолютном движении (то есть ненаходится в абсолютном механическом перемещении). Конечно же, на любую СОоказывает влияние и ее глобальное окружение, изменяя то, что мы называемгравитационным полем, и в котором СО неизбежно находится.
Полностьюизолированных, замкнутых, единых и целых по отношению к самим себе и в то жевремя движущихся в пространстве СО в природе, как таковой, просто несуществует. И если мы говорим об ИСО, то всегда должны помнить, что этонекоторая идеализация материальной СО. Создавая такую идеализированную ИСО, мысчитаем, что каждое из тел, находящихся в ней, существует как бы само по себе,что отдельные тела никак не влияют друг на друга, если они не сталкиваютсямежду собой. Только электрически заряженные тела взаимодействуют на расстоянии.Но на самом деле это не так. Мы тем самым просто игнорируем объективно реальноеединство мира, в основе которого лежит его материальность, то естьпринадлежность всего сущего единому материальному субстрату.
Изсказанного следует, что, казалось бы, нет и не может быть внутри самой материиникакого единого абсолютного эталона длины. И действительно реально практическиего нет. Но мы можем построить его для себя чисто теоретически. И этопринципиально можно сделать следующим образом.
Преждевсего, свой абсолютный эталон длины мы можем представить себе в виде стоячеговолнового процесса, уже принятого нами за эталон. Но этот эталон в целом недолжен иметь никакого абсолютного движения (перемещения) в пространстве. Крометого, он должен находиться при нулевом гравитационном потенциале. То есть, нашабстрактный теоретический эталон длины как бы абсолютно не подвержен никакимвлияниям извне. И тогда в любой реальной точке пространства внутриматериального мира мы можем представить себе рядом два эталона длины. Один изних (теоретический) всегда остается неизменным, а второй (реальный) — всегдаизменяющийся в зависимости от внешних условий (гравитационного потенциала) иабсолютной скорости своего движения. С помощью первого (теоретического) эталонамы можем оценивать реальные физические изменения второго (относительного)эталона, а тем самым постигать и саму суть реальных физических изменений ивзаимодействий. Другого пути для нас практически просто не существует.
Создаваясвою ОТО, Эйнштейн вынужден был отказаться от абсолютного постоянства скоростисвета. Она по-прежнему остается постоянной лишь в СТО как некоторойидеализированной теории, рассматривающей некоторые идеализированные абстрактныеСО. При рассмотрении физических систем при разных гравитационных потенциалах,причем при сугубо теоретическом их рассмотрении, оказалось, что скорость светапостоянна лишь локально, как некоторое локальное отношение внутри каждойлокальной СО. Свои местные эталоны длины и времени в той или иной конкретной СОмы принимаем на основе некоторого единого для всех СО правила. Это правилозаключается в использовании определенных электромагнитных волновых процессов,связанных с излучением атомов. Излучение изменяется реально, но скорость светакак некоторое число всегда остается постоянной. А мы узнаем о ее абсолютномизменении при разных физических условиях в разных местах пространства именнопотому, что не совсем осознанно применяем к ее «измерению» как раз тетеоретические абсолютные эталоны длины и времени, о которых мы только что иговорили. Правда, мы говорили пока только об эталонах длины, но то же самоеотносится и к эталонам времени.
То,что в своей ОТО Эйнштейн рассматривает и замедление времени в гравитационномполе, и изменение эталона длины, и изменение самой скорости света как некоторыереальные физические эффекты, и есть свидетельство того, что он сам, неосознавая этого вполне четко, становится на точку зрения рассмотрения указанныхэффектов с позиций некоторой теоретической абсолютной измерительной СО суказанными нами абсолютными теоретическими эталонами. Однако он уже был близокк тому, чтобы признать это окончательно. «Но, что в общей теорииотносительности, — замечает он в одной из своих работ, — не существуетпривилегированных, однозначно связанных с метрикой пространственно-временныхкоординат более характерно для математической формы (выделено мной — А.Ю.) этойтеории, чем для ее физического содержания» (СНТ, т.2, с.158).Замечательное по своей сути признание! Эти «привилегированные, однозначно связанныес метрикой пространственно-временные координаты» и есть та теоретическаяабсолютная измерительная СО, о которой мы и говорим.
Абсолютновсе свойства и качества, а также состояния субстрата материи мы должны мыслитьобязательно распределенными в объеме, то есть в пространстве, самого этогосубстрата, так как никак иначе они принципиально существовать не могут. Аразличные пространственные соотношения мы изучаем с помощью геометрии. И еслираньше считалось, что существует лишь одна единственная геометрия (геометрияЕвклида), которую мы начинаем изучать уже в школе, то сегодня мы уже знаем, чтовообще то геометрий может быть много (Римановы геометрии). И еще до сих пор внаучной литературе продолжается спор, а какова же действительная геометрия нашегореального физического пространства. И зачастую эти споры ведутся не вполнекорректно. Попробуем разобраться, почему же это происходит.
Вседело здесь в том, что будет принципиально правильным любую геометрию вообщерассматривать как некоторое абстрактное теоретическое построение. Оноконструируется таким образом, что способно некоторым непротиворечивым образомоднозначно выразить различные пространственные отношения внутри некоторогозаданного объема или на некоторой заданной поверхности. Каждая геометрия строитсяна основе принятия определенных аксиом и правил, а также принятия определенных«элементов конструирования», таких, например, как, что считатьпрямой, кривой, окружностью, лучом, углом, отрезком, равными отрезками, еслиони отстоят на некотором расстоянии друг от друга, параллельными отрезками и т.д. и т. п.
Какизвестно, наиболее простой, наглядной и привычной для нас является абстрактнаягеометрия Евклида. И любые пространственные отношения и соотношения в объемесубстрата материи мы принципиально можем выразить с ее помощью. А ставитьвопрос о том, какова же действительная геометрия реального физическогопространства вообще просто не корректно. Это все равно, что задавать вопрос отом, а какой же из существующих алфавитов, или языков действительный. Так же,как любую мысль мы можем выразить на разных языках, точно так же любыепространственные отношения и соотношения мы можем выразить с помощью разныхгеометрий. Геометрия — это тот же язык. Это язык измерения и выраженияпространственных отношений и соотношений. И вопрос заключается лишь в том, гдеи как нам удобней применить тот или иной геометрический язык. Но все женаиболее простым, наглядным и удобным для нас, для нашего пространственноговосприятия является язык геометрии Евклида.
ГеометрияЕвклида называется плоской, так как плоскость — в ней действительно плоскость,как мы привыкли ее видеть и понимать, прямая — действительно прямая,параллельные прямые — действительно параллельны между собой и т. д. Луч светамы считаем идеальным образом прямой. И успешно используем этот образ в даннойгеометрии. Но это всего лишь абстракция. Пройдя огромные расстояния в объемематерии, он искривляется. И если мы по-прежнему будем считать луч света образомпрямой (а прямая — это один из главных конструктивных элементов любойгеометрии), то уже такая глобальная геометрия не будет плоской. А топространство, где такая геометрия применима вместе со многими другими ееконструктивными элементами, называется искривленным. Но«искривленная» геометрия не обязательно должна быть глобальной. Уженекоторая внутренняя геометрия любой сферы, где за образ «прямой»принят кратчайший отрезок, соединяющий две какие-либо отстоящие друг от другаточки на ее поверхности, тоже является «искривленной».
Изучаяреально физический мир локально (причем в довольно больших пределах по нашимЗемным меркам), мы успешно используем геометрию Евклида, а поэтому и говорим,что само изучаемое нами реальное физическое пространство в данных пределахевклидово. Но когда мы начинаем расширять свои физические исследования, нанесколько порядков изменяя их (в мегамир), то мы должны четко осознать тотфакт, что наши практические измерения возможны лишь на отличном от евклидовогогеометрическом языке. И мы опять же таки говорим, что само пространство приэтом становится не евклидовым. Но теперь мы совершенно четко должны понимать,что же все это действительно означает. А перевести реальную картинупроисходящего на самый удобный и привычный для нас геометрический язык можнолишь с помощью теоретической абсолютной СО. Это все равно, что перевестикакой-либо мало понятный иностранный текст на тот язык, на котором мыслишь.
Еслимы хотим достичь как можно более полной ясности и наглядности в своем анализеобъективно реального мира и происходящих в нем взаимодействий, то мыобязательно, в конечном счете, должны рассмотреть их с точки зрения протеканияв пространстве и во времени как таковых. При этом мы должны использоватьпонятие «чистого» пространства, каковым является именногеометрический объем, то есть это пространство без каких-либо других примесей.Любые другие физические «примеси» к объему (пространству) усложняютанализ, так как мы вынуждены при этом рассматривать явление в его проявлениисразу по отношению к нескольким свойствам или качествам субстрата материи.
Всовременной литературе по физике и философии понятие «пространство»стало использоваться настолько неоднозначно, что не всегда даже ясно, что имеютв виду те или иные авторы, применяя его. Часто под этим понятием подразумеваютчуть ли не все сразу свойства и качества самого субстрата материи. И этосвязано именно с тем, что сам субстрат материи объемен и все его свойства икачества, естественно, существуют в его объеме, то есть в его пространстве. Иволей — неволей получается так, что понятие «пространство»отождествляется с самим субстратом материи. А это, конечно, усложняет саманализ его отдельных свойств и качеств, их пространственного проявления. Всеэто подчеркивает настоятельную необходимость придать понятию«пространство» четкую определенность и однозначность.
Помнению автора это понятие в отношении реального физического пространстваследует, прежде всего, четко связать с объемом материи, как всей сразу, так иотдельных ее частей. Однако во многих случаях не лишним будет и следующееразграничение понятия «пространство». Если нас интересуют лишь чистогеометрические отношения в объеме материи, то можно конкретизировать, что речьидет о чисто геометрическом пространстве. Если же мы имеем в видугеометрическое пространство материи (или его часть) с его внутренней«начинкой», то его можно называть физическим пространством, имея ввиду ту конкретную физическую среду с ее конкретным состоянием, с которым мыимеем дело в том или ином случае.
Рассмотримтакой простой пример (рис.1). В какой-то части геометрического пространстваматерии из точки 1 излучается световой луч, который, пройдя огромноерасстояние, воспринимается затем в некоторой точке 2. При своем распространениилуч проходит где-то в окрестности массивного тела А, а поэтому его траектория искривляется.Изменяется также его реальная скорость распространения вдоль кривой 1-2.Вначале она реально уменьшается при приближении к телу А, а затем реальновозрастает при удалении от тела А.
/>
Рис.1.
Объективнореально это будет результат изменения физических условий, в которыхраспространяется свет от точки 1 до точки 2. Состояние субстрата материи наразных расстояниях от тела А реально будет разным. Оно будет не однородным и неизотропным. Конкретно это будет выражено через изменяющийся гравитационныйпотенциал. Но можно сказать и так, что это реальное физическое пространство вокрестности тела А является искривленным. И если это пространство описатьнеевклидовой геометрией, то в ней в окрестности точки А будет изменяться такназываемый метрический тензор пространства, а луч считается прямым. Изменениеметрического тензора трактуется как результат искривления физическогопространства телом А. То есть это два разных языка и физического игеометрического описания одного и того же явления. Но первый язык нагляднее, апоэтому понятнее нам и удобнее. Но и второй язык нельзя назвать неправильным, ас математической точки зрения он в некоторых случаях бывает удобнее.
Нашпример наглядно показывает, что ставить вопрос о том, какова истинная геометриятого или иного пространства не совсем корректно.
Вотздесь мы затронем также вкратце вопрос о так называемом пространстве-времени,которому современная физика придает статус некоторой единственно возможной,принципиально правильной и объективно реальной арены всех происходящихфизических явлений. Причем считается, что якобы лишь условно, в определенныхчастных случаях эту четырехмерную арену всех физических событий допустиморазделять на привычные для нас пространство и время.
Описываясвой пример, выше мы просто не сказали, что второй геометрический язык и естьчетырехмерный. Это язык так называемой псевдоримановой геометрии, в которомпространственное и временное описание, простое и наглядное в первом случае,становится довольно сложным и чрезвычайно абстрактным четырехмернымхитросплетением. Отдавая должное силе различных математических методов, все жеследует заметить, что с помощью математики можно любую простую вещь исказить дополной неузнаваемости. Простой пример тому — работа шифровальщиков. И пустьпростят автора страстные поклонники Римановой геометрии, но псевдоримановагеометрия (да и псевдоевклидова геометрия Минковского тоже) — это тоже своегорода шифровка, начисто затемняющая физическую суть рассматриваемых физическихпроблем. И то, что ею «зашифровано» всегда можно«расшифровать» с помощью трехмерного пространства и времени, как всереально и существует в самой природе само по себе.
Наиболеевероятно, что мир в целом, то есть весь субстрат материи в целом, представляетсобой шар. Если это так, то мы можем оценить это лишь чисто теоретически и спозиций нашей абсолютной теоретической СО. Если же его измерять внутреннимиэталонами протяженности, опять же чисто теоретически, мысленно перемещая еговдоль того или иного диаметра шара (вдоль разных диаметров, как бы пытаясьпонять изнутри, что же собой представляет весь объем материи в целом), то мы не«увидим», что вся материя в целом есть шар. Это связано с тем, чтореальные внутренние эталоны длины вдоль разных диаметров будут изменятьсяпо-разному, попадая в разные гравитационные поля в зависимости от расположенияразличных массивных космических тел. Результаты измерений по разным диаметрамбудут разными, а кроме того, они будут непрерывно изменяться, так какнепрерывно движутся сами космические тела.
Реальныевнутренние эталоны длины не могут быть больше нашего абсолютного теоретическогоэталона, так как мы задаем его при нулевом гравитационном потенциале.Внутренние эталоны могут только уменьшаться в большей или меньшей степени взависимости от величины гравитационного потенциала в том месте, где находятсяэталоны, что, в свою очередь, зависит от конкретных массивных тел в ихокрестности. В то же время считается, что все вещество во Вселенной в среднем(если иметь в виду в целом масштабы Вселенной) распределено в ее объеме(пространстве) примерно равномерно. Поэтому при приближении реального эталонавсе ближе и ближе к краям шара, он будет все больше и больше уменьшаться, таккак все больше и больше будет возрастать абсолютное значение гравитационногопотенциала, обусловленного всей массой вещества во Вселенной. И можетоказаться, что все физическое пространство Вселенной в целом не что иное, каквнутреннее физическое пространство «черной дыры». Тогда реальныйэталон длины при приближении к самому краю материального шара будет все большеи больше уменьшаться и в конечном счете его протяженность станет нулевой. Тогданаше измерение диаметра шара изнутри даст нам бесконечную величину.
Другимисловами, наши внутренние физические измерения с помощью реальных физическихэталонов длины покажут нам, что наша Вселенная имеет бесконечные размеры. В тоже время, наша абсолютная теоретическая СО, с помощью которой мы«измеряем» нашу Вселенную как бы извне, покажет нам, что она вся вцелом замкнута и имеет конечные размеры.
Вышемы говорили о том, что в зависимости от величины гравитационного потенциалаизменяются реальные физические эталоны длины и времени. Но кроме этого, будетизменяться также и реальный физический эталон массы. Он, как и эталон длины,будет уменьшаться. Если принять за эталон массы массу покоя какого-либо атома,то это означает, что его реальная масса покоя с ростом абсолютного значениягравитационного потенциала уменьшается. Уменьшается и частота его излучения.Именно это и дает нам «замедление времени» в ОТО (с нашей еетрактовкой). Но именно это же, а не расширение и не раздувание Вселенной, помнению автора, может объяснить и известный эффект Хаббла.
Неисключено также, что все только что сказанное и лежит в основе возможностидинамических решений гравитационных уравнений Эйнштейна в ОТО. В сильныхгравитационных полях происходят реальные физические изменения различныхфизических эталонов. Столь же реальные изменения происходят и в СТО приабсолютном движении различных ИСО относительно АИСО. А так как по мере удаленияот центра Вселенной к ее периферии общий гравитационный потенциал поля,создаваемый всей массой вещества Вселенной в целом, по абсолютному значениювозрастает, реальные изменения физических систем создают иллюзию их разбегания.При этом, чем дальше от центра физическая система, тем якобы с большейскоростью она удаляется от центра. И это все должны показать и действительнопоказывают наши внутренние по отношению к Вселенной спектроскопическиеизмерения. А то, что Вселенная как бы «разбегается» во всехнаправлениях от нас примерно одинаково, говорит о том, что мы находимся где-тов районе ее центра.
Еслирассматривать весь субстрат материи по всему его объему, то он во всех своихчастях непрерывно изменяет свое состояние. Это связано с тем, что во многом онозависит от распределения массивных космических тел в объеме субстрата. А таккак последние находятся в непрерывном движении, то и состояние материальногосубстрата непрерывно изменяется. Это как раз один из конкретных факторов того,что вся материя находится в непрерывном движении. И даже если весь ее чистогеометрический объем (ее геометрическое пространство) в целом неподвижно, то еефизическое пространство никогда не бывает неподвижным. Однако все то, чтопроисходит в нем, мы можем рассматривать с позиций нашей абсолютнойтеоретической СО. И так как ее собственное геометрическое пространствонеподвижно, мы можем назвать ее абсолютной инерциальной системой отсчета(АИСО).
Новернемся еще раз к СТО, к ее ИСО. Из всего сказанного очевидно, что эти системывсегда являются некоторой идеализацией существующего положения вещей. И хотя вполном смысле ИСО внутри субстрата материи не существует, мы, тем не менее,можем совершенно спокойно применять их, как в своих теоретических, так иэкспериментальных исследованиях. Мы можем делать это в тех областях физическогопространства материи, где ее состояние в довольно больших пределах (в сравнениис самими размерами СО и ее движением) можно считать практически однородным иизотропным. Оно должно быть также практически неизменным в течение времени,достаточного для всех наших реальных или мысленных экспериментов. Такоефизическое пространство материи, в котором ее состояние изменяется пренебрежимомало, чтобы принимать это в расчет в наших физических измерениях, мы можемсчитать абсолютно неподвижным пространством для наших ИСО. Мы можем вводить вэтом пространстве, как локальную АИСО, так и любые другие ИСО, движущиесяотносительно нее с любой скоростью, не превышающей скорость света. Именно такойподход раскрывает нам истинную суть СТО и всего того, что из нее следует.
Итак,по мнению автора, изложенный здесь подход к понятию «пространство»делает его полностью ясным, наглядным и может исключить все противоречия,возникающие с неоднозначностью его применения, как в физике, так и в философии.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.sciteclibrary.ru