Классическая наука XIX в. сознавала
себя знаменосцем здравого смысла. Т. Гексли прямо заявлял: «Наука – это
просто-напросто хорошо натренированный и организованный здравый смысл». Между
тем, классическая механика исповедовала принцип конечной обратимости всех
явлений, что весьма далеко от здравого смысла. Но интенция тоже имеет значение.
А неклассическая наука третировала здравый смысл как «предрассудки, которые
человек приобретает в возрасте до восемнадцати лет» (А. Эйнштейн).
Классическая физика
представлялась близкой к здравому смыслу во многом потому, что она описывала
привычную для нас область вещей макроскопических и уже ставших, т. е. завершивших процесс становления и
определившихся в своих свойствах. А неклассическая физика обратилась к
процессам становления, с одной стороны – в микромире, в облике квантовой
механики, с другой стороны – в мегамире, в облике релятивистской космологии. Но (как мы не раз упоминали в наших постах) сфере
становления объективно присущи парадоксы, обусловленные ее переходным статусом
и принципиальной неустойчивостью явлений. Примирить такую физику со здравым
смыслом можно только с более общей точки зрения, которая охватила бы обе сферы
– область становления и область уже ставшего бытия.
На наш взгляд, именно это делает синергетика Пригожина–Хакена,
лидер современного этапа познания мира. Она сочетает исследования микро-,
макро- и мегамира, и по своему идейному содержанию как бы нацелена на
объединение черт «классики» и «неклассики». Это сознавали сами ее создатели, и мы
уже высказывались по данному поводу (см. наши предыдущий пост от 11.3.13). Здесь
обрисуем моменты, затрагивающие космологию как отрасль современной физики. Ее
развитие в XX в. дает наглядный пример
эволюции от убогого мистицизма к научному, диалектическому здравому смыслу.
Напомним вкратце ее идейную
историю. Основы релятивистской космологии заложили А. Эйнштейн в 1917 г. и А.А.
Фридман в 1918 г. В 1932 г.
Ж. Леметр переоткрыл фридмановскую сингулярность, и произвольно истолковал
этот математический конструкт как вещественную корпускулу наподобие нейтрона:
тоже крохотную и электрически нейтральную, но, якобы, содержащую в себе всю массу
будущей Вселенной. Рождение отдельных тел во Вселенной понималось им как дробление
данной массы на части. По образному выражению Б. Грина, они якобы разлетелись
подобно шрапнели при взрыве бомбы. Так возникла пресловутая теория Большого
взрыва (Big Bang).
Эта теория никогда не
была полностью обоснована, ее многочисленные затруднения подробно описаны в
литературе. Самое радикальное из них – невозможность рационально постичь такое начало
развития Вселенной: ведь в так понимаемой сингулярности прекращается действие
всех законов природы. Но в 70‑е гг. XX в. теория Большого взрыва сделалась
культовой, отчасти благодаря Ст. Хокингу и Р. Пенроузу, якобы открывшим
реальную возможность физической сингулярности. Вскоре И.М. Халатников показал,
что это математическая ошибка. Но теорию Большого взрыва уже подхватили журналисты
и авторы научно-популярных изданий 70-х гг., эксплуатируя любовь невежественной публики
ко всякой экзотике, ко всему таинственному и якобы непостижимому,
Однако еще в 60-е гг. XX в. работах Э.Б. Глинера
зародилась идея вакуумподобного истока Вселенной. С начала 80-х гг. эта идея легла
в основу современных «инфляционных» моделей развития Вселенной (А. Гус и
П. Стейнхардт, А.Д. Линде, А. Виленкин, И.Д. Новиков и
др.). Тот же Хокинг с тех же 80-х гг. стал одним из ее активных пропагандистов
и разработчиков. Согласно новой космологии, Вселенная возникла не благодаря
взрыву массивной телесной сингулярности, а при фазовом переходе сильно
неравновесной вакуумподобной среды (т.н. ложный вакуум) в обычную пространственную
среду (т.н. истинный вакуум). Этот переход совершается путем возникновения
многочисленных «пузырей вакуума», образующих своего рода гирлянды – т. н. мультивселенную.
Для каждого домена, т.е.
для каждой конкретной Вселенной, допускается исторически первый «пузырь». Если
хотите, называйте его исходной сингулярностью, слово терпит. Только он не является
первичным телом нашей Вселенной, и вообще не
является телом. В том числе, не содержит в себе массу Вселенной или хотя бы
ту ее часть, которую составляет вес новорожденного (или семени) сравнительно с весом
взрослого существа. Согласно Линде, «все вещество, содержащееся в наблюдаемой
нами Вселенной и имеющее общую массу порядка 1050 тонн, возникло за
счет работы, совершаемой гравитационными силами, внутри области, в которой
первоначально содержалось не более 10–5 граммов вещества» (т. н. планковская
масса.– В. Н.).
Такую модель формирования
Вселенной можно назвать синергетической;
многие авторы так и делают. Можно назвать ее вакуумной, т. к. исток Вселенной она находит не в первичном теле, а
в довещественной материальной субстанции. Можно назвать ее также несингулярной, как поступают Глинер и
Линде. Однако до сих пор еще многие называют эту новую теорию старым именем Большого
взрыва. Между тем теория Большого взрыва сингулярности в ее исходном, неклассическом
виде давно уж почила в Бозе-Эйнштейне.
Конечно, не в названии
существо дела, – но только если название не искажает существа дела; а в данном
случае так оно и выходит. От образа взрыва, привычного обыденному сознанию, тут
сохраняется только самый абстрактный количественный признак – гигантская скорость расширения
Вселенной в первые моменты ее развития. Но в том и суть, что никакой взрыв не
может объяснить собственно акт инфляции, когда (в первые доли первой секунды бытия
Вселенной) границы пространства раздвигаются намного быстрее, чем движется свет
в вакууме. Это возможно именно потому, что при инфляции («вздувании»
пространства), в отличие от взрыва, масса и энергия не переносятся.
На деле, современная
космология описывает вообще не взрыв, не Big Bang,
как бы он ни трактовался, а скорее Big Boil (или Boiling) – «Большое кипение»
исходной субстанции. Кипение тоже есть вид фазового перехода в неравновесной
среде, и при нем тоже образуются пузыри. А взрыв не есть вид фазового перехода,
«пузырения» вакуума этот образ не отражает, и только запутывает публику,
студентов и самих космологов. Путанице понятий отчасти способствует то
обстоятельство, что новая, несингулярная космология относится к старой сингулярной
по принципу соответствия Н. Бора, т. е. – новая теория включает старую с внешне
микроскопическими поправками. Но так же и квантовая механика относится к
классической механике, однако это плохой повод спутывать их по названиям.
Новая космология дает
здравомыслящую трактовку антропного принципа. «Тонкую подстройку Вселенной», якобы ради появления человека, она объясняет просто: природе есть из чего выбирать,
т. к. постоянно создается огромное количество космических доменов с
разнообразными свойствами. Среди них найдутся и пригодные для жизни и
разума, даже если вероятность спонтанного возникновения таких доменов весьма мала.
Исчезает также главная нелепость старой космологии: уникальный и непрозрачный
для разума акт творения вещественного мира. В новой теории это естественный,
закономерный, типичный для любого уровня бытия материи, множественный, повторяющийся и ныне продолжающийся
процесс. В нем не больше мистики, чем в кипении вашего чайника поутру.
Но в космологии есть и другие
непроясненные моменты. Уже более четверти века в ней продолжается дискуссия о
метрике Вселенной между сторонниками ОТО (общей теории относительности
Эйнштейна), и сторонниками РТГ – релятивистской теории гравитации
А.А. Логунова. Последнюю критиковали авторитетные физики и космологи; но РТГ
не сдает позиций и привлекает внимание молодых ученых. Секрет ее стойкости в
том, что предлагаемая Логуновым трактовка метрики логична и понятна, тогда как позиция космологов-сторонников ОТО по данному вопросу, мягко
говоря, страдает идейной неясностью.
Проблема возникает из-за
того, что в современной космологии признаётся локальность силы тяготения: принято считать, что данная сила распространяется в свободном пространстве со скоростью
света в вакууме. В РТГ эта гипотеза не вызывает противоречий, т. к. по учению Логунова
основа пространства и времени не зависит от тяготения и существует извечно. За
такую основу Логунов принимает квазиевклидову плоскую метрику. Поле тяготения
накладывается на нее "сверху", так же, как электромагнитное и другие поля, отличаясь только универсальным
характером.
Но согласно ОТО, силы
тяготения не накладываются на пространство и время, а являются самой их
сущностью. «Не может быть пространства, а также и части пространства без
потенциалов тяготения; последние сообщают ему метрические свойства – без них
оно вообще немыслимо», – писал Эйнштейн. Но в таком случае безоговорочное
признание локальности тяготения ведет к странному выводу. Получается, что силы тяготения
должны распространяться с течением времени в пространстве, которое ими же
создано… когда?.. – Видимо, еще до того, как они в нем стали распространяться, т.е.
до времени. – Но как это возможно?..
Напомним, что создатель
теории всемирного тяготения И. Ньютон был вынужден допустить нелокальность
притяжения масс, хотя объяснить это свойство он не смог. В конце XVIII в.
П. Лаплас показал, что скорость распространения тяготения должна превышать
скорость света в вакууме не менее чем в 50 млн. раз, т. е. быть практически
бесконечной, а иначе произошло бы рассогласование планетных систем. Его вскоре поддержали
Ф. Тиссеран и многие другие ученые, включая А. Эддингтона – того самого,
который подтвердил ОТО Эйнштейна астрономическими наблюдениями. Наши современники, напр. Т. ван
Фландерн, учитывая современные опыты и наблюдения, увеличили ту же цифру до 20
млрд. раз.
Гипотезу распространения
гравитации со скоростью света впервые предложил А. Пуанкаре в 1905 г., в
связи с формированием (тогда еще будущей) СТО, т.е. специальной теорией относительности. Он
сознавал, что эта гипотеза противоречит выводу Лапласа, но тешил себя надеждой,
что данный вывод будет когда-то опровергнут. И мнение о его опровергнутости встречаются
в современной литературе. Но кто именно, когда именно и как именно опроверг
вывод и аргументы Лапласа и его сторонников, или хотя бы попытался это
сделать?.. Ни наши собственные поиски, ни обращение к трудам историков науки не
дали ответа на этот вопрос.
Эйнштейн впервые публично
высказал ту же идею (что и Пуанкаре) в 1913 г., и прямо связывал ее с «убеждением
в правильности теории относительности» (СТО). Между тем, к тому времени сам Эйнштейн
уже осознал недостаточность СТО для описания гравитации, и приступил к созданию
ОТО. И сам же он, на тех же страницах, признавал, что теория тяготения Ньютона
решает все практические задачи астрономии. Но почему-то решил, что дело в
сравнительно маленьких масштабах Солнечной системы, из-за чего сдвиги
гравитационных возмущений во времени якобы незаметны.
Однако масштабы Солнечной
системы в этом плане совсем не маленькие. Задержка прохождения сигналов со
скоростью света в ней составляет минуты, часы и сутки, что во времена Лапласа, и
даже во времена Улугбека, нельзя было бы не заметить. А к нашим дням сама ОТО
давно уже является рабочей теорией эфемеридной астрономии. Казалось бы, расчеты
в этой области, с ее грандиозными массами и расстояниями, должны приносить
много свидетельств конечной скорости изменений гравитационного поля, – будь она
таковой на самом деле. Но мы таких свидетельств нигде не встретили, и что-то
никто о них не трубит.
Правда,
в начале 2003 г.
С.М. Копейкин и Э. Фомалонт объявили, что им удалось измерить скорость распространения
(возмущений поля) тяготения при затмении квазара Юпитером (т. е. все-таки в
масштабах Солнечной системы), и она
оказалась приблизительно равной скорости света в вакууме. Но многие специалисты подвергли этот опыт суровой
критике, и вскоре он был забыт, как досадная оплошность.
Как и Пуанкаре, Эйнштейн
апеллировал к аналогии с теорией электричества, где локальная электродинамика
дала более общее и точное описание явлений, чем нелокальная электростатика и
магнитостатика Кулона. Однако в теории тяготения не прослеживается
существенной аналогии с электромагнетизмом. Безвременно погибший М.П. Бронштейн осознал это еще в 30-е
гг. XX в., и тот же вывод подтверждают многие современные
специалисты
Наконец, собственная теория
тяготения Эйнштейна не содержит никаких ссылок на скорость передачи возмущений
поля тяготения. Эта скорость не фигурирует ни в проекте ОТО от 1913 г., ни в
классическом труде Эйнштейна «Основы общей теории относительности» (1916), ни в
его основополагающей работе «Вопросы космологии и общая теория относительности»
(1917). А отсутствие таких скоростей означает, как и у Ньютона, молчаливое
допущение нелокальной гравитационной связи. Среди возможных доказательств
справедливости ОТО, указанных самим Эйнштейном и позднее подтвердившихся на опыте, также
нет конечной скорости передачи возмущений поля притяжения масс.
Правда, в другой публикации того
же 1916 г. Эйнштейн пишет, что «гравитационные поля распространяются со
скоростью света». Это вывод был сделан им из анализа свойств волн гравитации, и
считается, что именно в данной работе Эйнштейн теоретически открыл такие волны.
Эмпирически они пока не обнаружены [были экспериментально обнаружены в 2015 г.] , но все физики признают, что такие волны
есть в реальности. Логунов к тому же замечал, что ОТО тут ни при чем, эти волны
получаются и в РТГ. По общему мнению, эти волны переносят энергию через
пространство; следовательно, они могут перемещаться не быстрее чем свет в
вакууме. Если вслед за Эйнштейном (по аналогии с электромагнетизмом) считать
эти волны источником притяжения масс, то их ограниченная скорость становится
решающим аргументом в пользу локальности тяготения.
Но, напомним, такая аналогия
ошибочна. И сама упомянутая статья Эйнштейна от 1916 г. содержала
математическую ошибку, которую автор исправил в другой статье от 1918 г.
Приведенный вывод о скорости тяготения он в ней не повторил, но и другого
вывода не сделал; зато дополнительно пояснил природу волн гравитации. Оказывается,
источником таких волн (и их квантов – гравитонов) являются не сами массы, а
переменно-ускоренное движение масс, напр. в случае взаимного движения двойных
звезд. Когда нет такого специфического движения – нет и волн гравитации; но тяготение
тел от этого не исчезает и заметно не изменяется. И проявляются такие волны в
колебании пробных масс поперек вектора
тяготения. К притяжению между телами они, по всей видимости, относятся примерно так же, как
вибрация буксировочного каната – к его продольному натяжению.
Все специалисты отмечают
крайнюю немощность таких волн. Даже при взрыве ядерной
бомбы они настолько слабы, что современная техника не в состоянии их зафиксировать.
А при составлении энергетического баланса космических систем эти волны можно
вообще не учитывать. Непонятно, как их слабое действие могло бы обеспечить,
напр., возврат планет от афелия к Солнцу, или хотя бы оправдать строительство
приливных гидроэлектростанций.
Терпеть трактовку таких волн
как основу тяготения можно только при заведомом отказе от здравого смысла, что и
было характерной чертой неклассической физики. А здравый смысл говорит: если тяготение и эйнштейновские волны
гравитации – не одно и то же, то скорость распространения взаимного притяжения
масс не обязательно совпадает со скоростью распространения таких волн. Может
оказаться и так, что прав Лаплас: притяжение масс распространяется намного
быстрее света, или вообще не нуждается в распространении.
Причем это не противоречит
существу ОТО: ведь сама она трактует тяготение не как излучение энергии, а как
искривление мирового пространства-времени. Понятие энергии поля, поскольку оно
применяется в полевой трактовке ОТО (родственной РТГ), имеет искусственный
характер, что констатировал еще В.А. Фок. А где нет переноса энергии через локусы пространства (не считая
распространения мелкой «ряби» гравитационных волн), там нет запрета на
нелокальность или на сверхсветовые скорости.
В свое время Ньютон объявлял
нелокальную гравитационную связь через пустоту без агента «вопиющей нелепостью».
Но там, где он видел пустоту, современная наука утверждает наличие особой среды
– физического вакуума. Известны современной физике и потенциально сверхсветовые
агенты – это волны де Бройля и тахионы. Таким образом, со стороны научного здравого
смысла нет больше препятствий к признанию нелокального характера тяготения.
Философия – не лоция физики;
зато она – общий маяк науки. Маяк не подсказывает как плыть, зато указывает куда
плыть, и в этом отношении спорить с ним бесполезно. В частности, диалектическая
философия, в один голос со здравым смыслом, утверждает, что придерживаться в познании
природы односторонних принципов (хоть принципа локальности, хоть принципа
нелокальности) есть явная методологическая ошибка. Фактически это подтвердили
сами Ньютон и Эйнштейн, поскольку им обоим пришлось создавать не одну, а две механики: локальную «земную» и
нелокальную «небесную». Философствовали они оба исключительно плохо, «прямолинейно и односторонне,
деревянно и окостенело»; но свое дело достаточно знали, и поэтому частью вершили его вопреки своей дилетантской философии.
Комментариев нет:
Отправить комментарий