Теория относительности

Преемственность теории относительности не могла ограни читься только математической фактурой. Вместе с уравнени ями в нес, со всей неизбежностью, перекочевал из электро магнитной теории дефицит понятийного арсенала. Предло женная Эйнштейном теория движения, также, как и электро магнитная теория, не выдвигала никаких соображений по по воду реального физического содержания своих понятийных основ. Попросту говоря, теория относительности не предло жила никаких смысловых понятийных эквивалентов, выра жающих действительные физические свойства вещества, пространства, времени. Самое большое, что мог позволить се бе Эйнштейн, это сформулировать световые постулаты, кото рые только и приходятся выражением объективных физичес ких свойств реального пространства-времени. Однако приро да происхождения этих постулатов осталась за пределами «досягаемости» познавательных возможностей теории отно сительности и потому световые постулаты сделались одной из наиболее непостижимых ее сторон.

Тем не менее, в той чрезвычайно противоречивой обстанов ке огромную роль сыграла созидательная мощь эйнштейновс кого интеллекта. Пожалуй, более чем где-либо незаурядность воображения автора теории относительности проявилась в осознании им объективной неоднозначности определения од новременности двух пространственно разделенных событий. Глубоко проанализировав процедуру наблюдений и измере ний, регистрируемых физических процессов, Эйнштейн опро вергнул ньютоновские представления об абсолютности прос транства и времени. С помощью остроумных мысленных экс периментов ученый доказал их объективную относительность. Как только время утратило качество абсолютной, повсюду равномерно текущей субстанции, наше отношение к окружа ющему миру изменилось радикальным образом. Сделалось очевидным, что существование пространства и времени в от рыве друг от друга, при описании движения, противоречит эксперементальной логике, а потому не имеет теоритического обоснования.

Теория относительности убедительно продемонстрировала, что четырехмерная интерпретация пространственно-времен ных соотношений является единственно возможной, к тому же способной эффективно комментировать отрицательные ре зультаты экспериментов но регистрации эфирного ветра. Следствием эйнштейновских творческих усилий сделалось введение в научный обиход еще одной понятийной категории, названной «четырехмерным пространством-временем». Нали чие последней, как бы снимало с повестки дня проблему атри бутации категорий «пространство» и «время» по отдельности.

Эйнштейну не составило большого труда подобрать необ ходимое математическое выражение для соединения прост ранства и времени в единую ткань. Науке было уже известно уравнение Германа Минковского, предлагающее решение этой задачи. Однако экстраполировать данную математичес кую структуру на полноценную понятийную основу, оказа лось задачей отнюдь не простой. Дело в том, что физические свойства минимального интервала пространства и периода времени глубоко различны. Совмещение их требует каких-то специфических, до сих пор неведомых нам теоретических хо дов. Не случайно, в ряду непреодолимых сторон теории от носительности, для нашего умозрительного восприятия, сто ит ее четырехмерная трактовка пространственно-временных соотношений. Разумеется, теория относительности, как и вся кое иное теоретическое обобщение, имеет свой познаватель ный предел, за которым возникают вопросы не поддающиеся рациональному объяснению в рамках этой теории. В своем месте, мы подробно проанализируем проблемы связанные с движением, которые не поддаются развязыванию усилиями теории относительности. Здесь же ограничимся тем, что ак центируем свое внимание на понятийной недостаточности ее пространственно-временных аргументаций.

Любопытно, что сам Эйнштейн был предельно аккуратен в подборе используемых формулировок и определений. В слу чаях, когда возникали сомнительные, неоднозначные ситуа ции, он умело манипулировал и перекладывал проблематику с физических галсов на математические, но неуклонно прово дил свои идеи к намеченным целям. Методологическое кредо теории относительности достаточно компактно сформулиро вано во вступительной части знаменитой эйнштейновской ста тьи «К электродинамике движущихся тел». Где, в частности, сказано, что «развиваемая Эйнштейном теория основана, как и всякая другая электродинамика, на кинематике твердого те ла, так как суждения всякой теории касаются соотношений между твердыми телами (координатными системами), часами и электромагнитными процессами». В этом дословно воспро изведенном заявлении ученого явно прослеживается нарочи тая тенденция тщательного уклонения от прямого использо вания выражения «пространство». Казалось бы, как можно рассуждать о кинематике твердого тела вне категории «прос транство»? Тем не менее, автор теории относительности пред почитает старательно обходить это коварное определение.

В своем программном заявлении Эйнштейн подменяет по нятие «пространство» формулировкой «координатная систе ма». В результате осуществляется тонкий маневр, позволя-щий переводить сугубо физическую категорию в математичес кую плоскость. Вместе с тем как бы автоматически утрачива ется необходимость в ее физической атрибутации. Этот безус ловно весьма эффективный исследовательский прием описа ния физических реальностей с помощью математических ин струментов, служит центральной осью, на которой смонтиро вана вся теория относительности. Однако это отнюдь не озна чает, что мы должны безоговорочно следовать на поводу у те ории относительности вопреки здравому смыслу, который не позволяет тотальной подмены физических реалий математи ческими конструкциями, в связи с возможностью потери кон троля над самим знанием. Заимствованный из максвелловс-кой элетромагнитной теории — метод перевода сугубо физи ческих проблем в область абстрактных математических реше ний, более всего, свидетельствует о неспособности исследова тельской мысли предъявлять наблюдаемой действительности адекватные понятийные эквиваленты.

Дело в том, что в объективном мире движение реализует ся в рамках взаимодействия между пространством, временем и веществом, без привлечения каких-либо математических средств. Поэтому выбор математического аппарата и процеду ра его использования, всегда сопряжены с известным произ волом. Исчерпывающая теория о перемещении материальных объектов друг относительно друга, должна отражать объек тивную реальность и уметь описывать, в первую очередь, ка чественную сторону движения, как результат взаимодействия между основополагающими категориями мироздания. И толь ко после этого, заниматься количественной оценкой результа тов движения, с помощью математических выкладок. Теория относительности, в этом смысле, небезупречна. Она настой чиво пытается обойти качественную сторону движения и свес ти наше знание о нем к количественной оценке, посредством связанного с физическим законом математического аналога.
Вне всякого сомнения, Эйнштейн лучше, чем кто-либо, знал слабые стороны своей теории относительности. Именно поэтому, многие годы его творческой биографии были отда ны заботам о построении единой теории поля. По замыслу последней предполагалось привести основополагающие кате гории мироздания к единой полевой субстанции и найти для нее такие математические выражения, которые могли бы справляться с описанием всех существующих видов физичес ких взаимодействий. А заодно, покончить с глубоким поня тийным кризисом, паразившим естествознание.

Как уже отмечалось, физические свойства пространствен но-временного каркаса и материальной начинки тесно взаи мосвязаны между собой и не допускают произвола в их вы боре. Поэтому вполне закономерно, что разразившийся поня тийный кризис, в вопросах описания мирового пространст венно-временного каркаса, неизбежно перекинулся на мате риальную начинку. То есть, на нашу способность адекватно атрибутировать материальные объекты, выражающие катего рию «вещество». Во-первых, оказалось, что элементарные составляющие вещества не являются просто частичками мате рии, но могут и должны рассматриваться как волновые обра зования. Во-вторых, выяснилось, что мы не в состоянии, как это происходило в классической механике, давать однознач ные математические определения того, что действительно имеет место и происходит с веществом в пространстве и вре мени. Вместо этого, квантовая физика стала давать нам рас пределение вероятностей для возможных изменений и состо яний, как функций времени.

Таким образом, наше проникновение во все усложняющи еся реалии окружающего мира привело к тому, что современ ное состояние науки стало характеризоваться наличием двух теоретических систем, существенно независимых друг от друга — теорией относительности и квантовой теорией. Зна менательно, что по отдельности каждое из этих научных обобщений вполне удовлетворительно справляется с описа нием определенного круга явлений. Однако за пределами ог раниченной области применимость какой-либо из них весьма проблематична. Складывается впечатление, будто составные фрагменты ожидаемой всеобъемлюющей теории содержатся в обеих названных концепциях и необходимо только найти логически правильные хода, позволяющие заключить союз между теорией относительности и квантовой физикой.

Тео рия относительности, вне всякого сомнения, должна сохра нить свою актуальность, как учение отстаивающее описание законов природы посредством пространственно-временных соотношений (собственно говоря, у нас нет иной альтернати вы). Но делать это, по-видимому, она должна не с помощью дифференциальных уравнений, предлагающих регулярные решения, а путем установления квантовых пространственно временных характеристик, наблюдаемых физических про цессов. Можно по крайней мере надеяться, что выполнение этого условия сделается логической связкой, которая приве дет к желаемому синтезу теории относительности с кванто выми закономерностями.
Это вовсе не означает, что будующие успехи теоретичес кой физики пролегают на путях приспосабливания теории относительности под квантовые закономерности и разумеет ся, наоборот —приспосабливания квантовой теории под ло гику эйнштейновских пространственно-временных соотноше ний. Когда, например, пытаются получить квантовые зако номерности, как следствие теории относительности. О тщет ности подобных усилий свидетельствуют, так и не выливши еся в законченную систему взглядов, всевозможные разра ботки более сложных пространственно-временных геомет рий, в надежде распространения их на более широкий круг явлений природы.

Для естественного синтеза этих двух фундаментальных те оретических обобщений, более всего полезно отступить на ис ходные рубежи и попытаться сформулировать в самих исто ках наших знаний оптимальную понятийную основу. Нам не обходимо наполнить свои представления о «пространстве», «времени», «веществе» и «поле» таким обновленным концеп туальным содержанием, которое позволит скорректировать обе противостоящие концепции единовременно. Да таким об разом, чтобы они органично слились в единую научную ткань. Выход исследователей на перспективный уровень для атрибутации основополагающих категорий мироздания, в свою очередь, предполагает разработку эффективной модели сотворения мира. Ведь реальное физическое наполнение этих категорий происходит непосредственно в ходе реализации сценария рождения мира.

Мы не случайно провели краткий обзор становления фун даментальных понятийных определений в современной науке. Нам необходимо было предпринять такой исторический экс курс, чтобы полнее представлять общую ситуацию, складыва ющуюся вокруг атрибутации основополагающих категорий мироздания и объективно оценивать обстановку, в условиях которой происходило формирование научной концепции сот ворения мира. Как следует из всего вышеизложенного, эта обстановка характеризовалась длительным понятийным кри зисом, поразившим теоритеческую аттестацию основополага ющих категорий мироздания. Этот кризис неизбежно транс формировался в научное представление о таком величайшем творчески-образовательном акте, который имеет название «сотворение мира».

Борис Дмитриев