Теория относительности

Преемственность теории относительности не могла ограни­читься только математической фактурой. Вместе с уравнени­ями в нес, со всей неизбежностью, перекочевал из электро­магнитной теории дефицит понятийного арсенала. Предло­женная Эйнштейном теория движения, также, как и электро­магнитная теория, не выдвигала никаких соображений по по­воду реального физического содержания своих понятийных основ. Попросту говоря, теория относительности не предло­жила никаких смысловых понятийных эквивалентов, выра­жающих действительные физические свойства вещества, пространства, времени. Самое большое, что мог позволить се­бе Эйнштейн, это сформулировать световые постулаты, кото­рые только и приходятся выражением объективных физичес­ких свойств реального пространства-времени. Однако приро­да происхождения этих постулатов осталась за пределами «досягаемости» познавательных возможностей теории отно­сительности и потому световые постулаты сделались одной из наиболее непостижимых ее сторон.

Тем не менее, в той чрезвычайно противоречивой обстанов­ке огромную роль сыграла созидательная мощь эйнштейновс­кого интеллекта. Пожалуй, более чем где-либо незаурядность воображения автора теории относительности проявилась в осознании им объективной неоднозначности определения од­новременности двух пространственно разделенных событий. Глубоко проанализировав процедуру наблюдений и измере­ний, регистрируемых физических процессов, Эйнштейн опро­вергнул ньютоновские представления об абсолютности прос­транства и времени. С помощью остроумных мысленных экс­периментов ученый доказал их объективную относительность. Как только время утратило качество абсолютной, повсюду равномерно текущей субстанции, наше отношение к окружа­ющему миру изменилось радикальным образом. Сделалось очевидным, что существование пространства и времени в от­рыве друг от друга, при описании движения, противоречит эксперементальной логике, а потому не имеет теоритического обоснования.

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

Эйнштейну не составило большого труда подобрать необ­ходимое математическое выражение для соединения прост­ранства и времени в единую ткань. Науке было уже известно уравнение Германа Минковского, предлагающее решение этой задачи. Однако экстраполировать данную математичес­кую структуру на полноценную понятийную основу, оказа­лось 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 хо­дов. Не случайно, в ряду непреодолимых сторон теории от­носительности, для нашего умозрительного восприятия, сто­ит ее четырехмерная трактовка пространственно-временных соотношений. Разумеется, теория относительности, как и вся­кое иное теоретическое обобщение, имеет свой познаватель­ный 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 ак­центируем свое внимание на понятийной недостаточности ее пространственно-временных аргументаций.

Любопытно, что сам Эйнштейн был предельно аккуратен в подборе используемых формулировок и определений. В слу­чаях, когда возникали сомнительные, неоднозначные ситуа­ции, он умело манипулировал и перекладывал проблематику с физических галсов на математические, но неуклонно прово­дил свои идеи к намеченным целям. Методологическое кредо теории относительности достаточно компактно сформулиро­вано во вступительной части знаменитой эйнштейновской ста­тьи «К электродинамике движущихся тел». Где, в частности, сказано, что «развиваемая Эйнштейном теория основана, как и всякая другая электродинамика, на кинематике твердого те­ла, так как суждения всякой теории касаются соотношений между твердыми телами (координатными системами), часами и электромагнитными процессами». В этом дословно воспро­изведенном заявлении ученого явно прослеживается нарочи­тая тенденция тщательного уклонения от прямого использо­вания выражения «пространство». Казалось бы, как можно рассуждать о кинематике твердого тела вне категории «прос­транство»? Тем не менее, автор теории относительности пред­почитает старательно обходить это коварное определение.

В своем программном заявлении Эйнштейн подменяет по­нятие «пространство» формулировкой «координатная систе­ма». В результате осуществляется тонкий маневр, позволя-щий переводить сугубо физическую категорию в математичес­кую плоскость. Вместе с тем как бы автоматически утрачива­ется необходимость в ее физической атрибутации. Этот безус­ловно весьма эффективный исследовательский прием описа­ния физических реальностей с помощью математических ин­струментов, служит центральной осью, на которой смонтиро­вана вся теория относительности. Однако это отнюдь не озна­чает, что мы должны безоговорочно следовать на поводу у те­ории относительности вопреки здравому смыслу, который не позволяет тотальной подмены физических реалий математи­ческими конструкциями, в связи с возможностью потери кон­троля над самим знанием. Заимствованный из максвелловс-кой элетромагнитной теории — метод перевода сугубо физи­ческих проблем в область абстрактных математических реше­ний, более всего, свидетельствует о неспособности исследова­тельской мысли предъявлять наблюдаемой действительности адекватные понятийные эквиваленты.

Дело в том, что в объективном мире движение реализует­ся в рамках взаимодействия между пространством, временем и веществом, без привлечения каких-либо математических средств. Поэтому выбор математического аппарата и процеду­ра его использования, всегда сопряжены с известным произ­волом. Исчерпывающая теория о перемещении материальных объектов друг относительно друга, должна отражать объек­тивную реальность и уметь описывать, в первую очередь, ка­чественную сторону движения, как результат взаимодействия между основополагающими категориями мироздания. И толь­ко после этого, заниматься количественной оценкой результа­тов движения, с помощью математических выкладок. Теория относительности, в этом смысле, небезупречна. Она настой­чиво пытается обойти качественную сторону движения и свес­ти 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 отда­ны заботам о построении единой теории поля. По замыслу последней предполагалось привести основополагающие кате­гории мироздания к единой полевой субстанции и найти для нее такие математические выражения, которые могли бы справляться с описанием всех существующих видов физичес­ких взаимодействий. А заодно, покончить с глубоким поня­тийным кризисом, паразившим естествознание.

Как уже отмечалось, физические свойства пространствен­но-временного каркаса и материальной начинки тесно взаи­мосвязаны между собой и не допускают произвола в их вы­боре. Поэтому вполне закономерно, что разразившийся поня­тийный кризис, в вопросах описания мирового пространст­венно-временного каркаса, неизбежно перекинулся на мате­риальную начинку. То есть, на нашу способность адекватно атрибутировать материальные объекты, выражающие катего­рию «вещество». Во-первых, оказалось, что элементарные составляющие вещества не являются просто частичками мате­рии, но могут и должны рассматриваться как волновые обра­зования. Во-вторых, выяснилось, что мы не в состоянии, как это происходило в классической механике, давать однознач­ные математические определения того, что действительно имеет место и происходит с веществом в пространстве и вре­мени. Вместо этого, квантовая физика стала давать нам рас­пределение вероятностей для возможных изменений и состо­яний, как функций времени.

Таким образом, наше проникновение во все усложняющи­еся реалии окружающего мира привело к тому, что современ­ное состояние науки стало характеризоваться наличием двух теоретических систем, существенно независимых друг от друга — теорией относительности и квантовой теорией. Зна­менательно, что по отдельности каждое из этих научных обобщений вполне удовлетворительно справляется с описа­нием определенного круга явлений. Однако за пределами ог­раниченной 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.

Тео­рия относительности, вне всякого сомнения, должна сохра­нить свою актуальность, как учение отстаивающее описание законов природы посредством пространственно-временных соотношений (собственно говоря, у нас нет иной альтернати­вы). Но делать это, по-видимому, она должна не с помощью дифференциальных уравнений, предлагающих регулярные решения, а путем установления квантовых пространственно­временных характеристик, наблюдаемых физических про­цессов. Можно по крайней мере надеяться, что выполнение этого условия сделается логической связкой, которая приве­дет к желаемому синтезу теории относительности с кванто­выми закономерностями.
Это вовсе не означает, что будующие успехи теоретичес­кой физики пролегают на путях приспосабливания теории относительности под квантовые закономерности и разумеет­ся, наоборот —приспосабливания квантовой теории под ло­гику эйнштейновских пространственно-временных соотноше­ний. Когда, например, пытаются получить квантовые зако­номерности, как следствие теории относительности. О тщет­ности подобных усилий свидетельствуют, так и не выливши­еся в законченную систему взглядов, всевозможные разра­ботки более сложных пространственно-временных геомет­рий, в надежде распространения их на более широкий круг явлений природы.

Для естественного синтеза этих двух фундаментальных те­оретических обобщений, более всего полезно отступить на ис­ходные рубежи и попытаться сформулировать в самих исто­ках наших знаний оптимальную понятийную основу. Нам не­обходимо наполнить свои представления о «пространстве», «времени», «веществе» и «поле» таким обновленным концеп­туальным содержанием, которое позволит скорректировать обе противостоящие концепции единовременно. Да таким об­разом, 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 фун­даментальных понятийных определений в современной науке. Нам необходимо было предпринять такой исторический экс­курс, чтобы полнее представлять общую ситуацию, складыва­ющуюся вокруг атрибутации основополагающих категорий мироздания и объективно оценивать обстановку, в условиях которой происходило формирование научной концепции сот­ворения мира. Как следует из всего вышеизложенного, эта обстановка характеризовалась длительным понятийным кри­зисом, поразившим теоритеческую аттестацию основополага­ющих категорий мироздания. Этот кризис неизбежно транс­формировался в научное представление о таком величайшем творчески-образовательном акте, который имеет название «сотворение мира».

Борис Дмитриев