Александр Хоменков

НАУКА ПРОТИВ МИФОВ

ТАЙНА ЖИВОЙ МАТЕРИИ

4. 4. 4. Четырехмерное пространство-время и проблема реальности

Профессор Герман Минковский (1864–1909) был старше Эйнштейна и даже обучал его в студенческие годы математике. Известно, что «на основании поведения Эйнштейна, когда тот был студентом в классе Минковского по дифференциальному исчислению, Минковский заключил, что Эйнштейн был "лентяем"» (Рэндалл). Однако в 1908 году – то есть спустя три года после первой публикации его бывшего «студента-лентяя» по специальной теории относительности – Минковский выступил в роли продолжателя его дела. В этом году, выступая на собрании немецких естествоиспытателей и врачей в Кельне, Минковский амбициозно заявил:

«Милостивые господа! Воззрения на пространство и время, которые я намерен перед вами развить, возникли на экспериментально-физической основе. В этом их сила. Их тенденция радикальна. Отныне пространство само по себе и время само по себе должны обратиться в фикции, и лишь некоторый вид соединения обоих должен сохранить самостоятельность» (Минковский).

Этому тезису Минковского суждено было оставить глубочайший след в научно-философской мысли последующих десятилетий. Позже Макс Борн описал ситуацию, сложившуюся с интерпретацией теории относительности, следующим образом:

«Специальная теория относительности была открытием в конечном счете не одного человека. Работа Эйнштейна была тем последним решающим элементом в фундаменте, заложенном Лоренцем, Пуанкаре и другими, на котором могло держаться здание, воздвигнутое затем Минковским» (Борн).

Это высказывание свидетельствует о важности теоретических разработок, связываемых с именем Германа Минковского. Но, одновременно с этим, исследователи отмечают и то, что в своих взглядах Минковский, как и Эйнштейн, всего лишь «продолжал ход мыслей Пуанкаре» (Кесуане). В то же время Минковский, также как и Эйнштейн, этот факт «не отметил» (Тфпкин). Тем не менее, «математические исследования Пуанкаре, продолженные затем Минковским, имели… большое практическое значение, так как существенно упрощали применение новой теории» (Тфпкин). Более того, без этих идей «развитие общей теории относительности было бы невозможно, как признавал позднее сам Эйнштейн» (Кесуани).

Итак, в модели Пуанкаре-Минковского была введена четырехмерная система координат, в которой «три оси являются вещественными (пространство), а четвертая – чисто мнимой (время)» (Мостепаненко, Мостепаненко). В то же время, если в классической, ньютоновской физике такое соединение пространства и времени в одну систему было искусственным, так что пространство и время сохраняли свою независимость, то в теории относительности все складывалось совсем иначе – здесь пространство-время образуют единое целое, в котором время неотделимо от пространства, а пространство – от времени. При этом такое четырехмерное пространственно-временное многообразие заняло место основного теоретического объекта, «который описывает теория относительности. Что касается пространства и времени по отдельности, то они становятся в рамках данной теории эмпирическими объектами и представляют собой по сути дела "проекции" единого пространства-времени на соответствующую систему отсчета» (Мостепаненко, Мостепаненко).

Но в таком случае возникает вопрос: какая же пространственно-временная реальность является «настоящей» – та, которую мы воспринимаем посредством наших органов чувств, или же та, которая столь хорошо проявляет себя в математическом формализме теории относительности? Ведь известно, что без понятия четырехмерного пространства-времени «нельзя обосновать ни единого результата релятивистской физики, нельзя осознать ни одного свойства быстро движущихся объектов, невозможно дать разумную интерпретацию ни одному оптическому эксперименту. Наоборот, приняв представление о четырехмерном многообразии с мнимой осью, мы безо всякого напряжения ума, чисто механическим путем выводим такие следствия, которые подтверждаются выполненными после этого измерениями с точностью до седьмого или восьмого знака после запятой. Что это может означать? Очевидно то, что вопрос о том, существует ли четырехмерное многообразие, является в высшей степени нетривиальным» (Тростников).

При этом важно отметить, что «математика почти в течение ста лет (с момента появления геометрии Лобачевского) шла к признанию такого многообразия чисто внутренним путем, не желая знать ни о каком чувственном опыте» (Тростников). Это свидетельствует о том, что четырехмерное пространство-время «есть изобретение человеческого ума. Но почему именно оно подчинено строгим законам? Почему химера, а не реальность действует как автомат, как детерминированный механизм? Этот парадокс немало удивлял самого Эйнштейна» (Тростников).

Итак, логика развития релятивистских представлений подталкивает нас к мысли, что «лишь четырехмерный мир, совокупность событий в пространстве-времени, абсолютен, тогда как пространство и время зависят от выбора системы отсчета, от способа рассечения четырехмерного целого. Наша Вселенная на самом деле обладает четырехмерной природой» (Мостепаненко, Мостепаненко). В логическом завершении такой подход приводит нас к точке зрения, согласно которой очевидное для нас «различие пространства и времени есть только результат нашей организации» (Васильев), нашей психофизической природы. Напрашивается вывод, что «теория относительности учит нас не считать явления, как они нам представляются за истину» (Кассирер). Более того – «теория относительности предостерегает нас против того, чтобы явления, наблюдаемые в некоторой выделенной системе отсчета, мы принимали за истину в абсолютном смысле. Что есть истина об окружающем нас мире и что реально объективно в других физических областях – об этом говорят нам математические законы. Природе нет дела до наших впечатлений» (Клайн).

Впрочем, такой подход вызвал довольно жесткую критику со стороны ряда исследователей. Согласно представлениям этих ученых, «четырехмерный мир Минковского есть не более чем схема, не отражающая никакой реальности сверх той, которая уже выражена в исходном изложении теории относительности» (Александров). Другими словами, этот четырехмерный мир носит «искусственный, формальный характер» (Грищук). Этой точки зрения в свое время, кстати, придерживался и Пуанкаре, который «в объединении пространства и времени в единой геометрической схеме видел лишь удобный математический способ изображения возникающей в силу глубоких физических причин взаимосвязи между этими разнородными величинами» (Тяпкин).

Сторонники такого подхода соглашаются с тем, что Минковский «не только развил глубокое понимание теории относительности, но и внес бόльшую ясность в ее математический аппарат» (Александров). В то же время эти ученые констатируют тот факт, что «взгляд Минковского на теорию относительности не был воспринят физиками во всей его глубине. Точка зрения относительности, берущая всякое явление в отношении к той или иной системе отсчета, была более привычной, во-первых, потому, что такова реальная позиция экспериментатора, наблюдателя, а во-вторых, потому, что и теоретик рассматривает явления, пользуясь той или иной системой координат. Но был еще и третий момент – позитивистская философия, принципиально придающая значение реальности только тому, что дано в непосредственном наблюдении; все же остальное, что содержится в теориях физики, трактуется ею не как изображение действительности, а как построение, лишь увязывающее данные наблюдений» (Александров).

Однако, с другой стороны, мы не можем так просто отмахнуться от эвристической ценности четырехмерного пространственно-временного континуума. Не может быть, чтобы это математическое построение не несло бы в себе конструктивного мировоззренческого наполнения. В логическом завершении это наполнение подталкивает апологетов такого подхода к мысли, что «четырехмерность мира является более фундаментальным свойством, чем трехмерность пространства и одновременность времени» (Мостепаненко, Мостепаненко).

Какая же реальность пространства и времени все же является «настоящей» – та, которую мы воспринимаем нашими органами чувств, или же та, которая выступает в виде плодотворной теоретической конструкции современной физики?

Возникшая ситуация в очередной раз напоминает нам то, с чем мы столкнулись, когда пытались ответить на вопросы: какова «настоящая» размерность нашего пространства? Вопросы такого рода бессмысленны, поскольку мы в принципе не можем ставить вопросы онтологического плана о «мире как таковом», о мире без познающего этот мир человека с его психофизическими особенностями. Судя по всему, можно говорить о том, что развитие теории относительности после трудов Пуанкаре и Минковского привело к разделению пространственно-временной реальности на реальность теоретическую и реальность эмпирическую. Первая из них опосредованно постигается научным методом, вторая – является реальностью нашего непосредственного опыта.

Такая позиция, как уже говорилось, отражает мировоззренческое кредо копенгагенской школы. Один из ее представителей – Вернер Гейзенберг – писал, что современной науке «пришлось вообще отказаться от объективного – в ньютоновском смысле – описания природы». На самом деле описание природы всегда уже предполагает присутствие человека, который никогда не может абстрагироваться от своих познавательных возможностей. Поэтому, как утверждает Гейзенберг, «мы должны помнит, что то, что мы наблюдаем, – это не сама природа, а природа, которая выступает в том виде, в каком она выявляется благодаря нашему способу постановки вопросов».

В случае непосредственного созерцания окружающей нас реальности мы имеем дело с одним способом постановки вопроса о природе пространства и времени – способе, наиболее важном для нас, но вовсе не исключающим возможность существования других вариантов, в том числе тех, которые связаны с математическим формализмом четырехмерного пространственно-временного континуума. При этом некоторые исследователи даже допускают мысль о том, что «если представить себе разумное существо, обитающее и сформировавшееся в мире околосветовых скоростей, то оно, очевидно, непосредственно бы воспринимало интервал[1] как нечто единое. Абсолютность интервала была бы для него столь же чувственно очевидной, как для нас очевидна абсолютность длины в повседневном опыте. Но мы, люди, сформировались в мире малых скоростей. В этом мире единое пространство-время – объективно распадается на относительно независимые друг от друга пространство и время» (Малкиель-Баженов).

В сугубо фантастическом сценарии о «разумных существах, обитающих и сформировавшихся в мире околосветовых скоростей» присутствует определенный рациональный смысл, связанный с тем, что при познании нашего мира мы действительно не можем абстрагироваться от наших психофизических особенностей. Любая стоящая перед нами картина реальности никогда не будет чем-то абсолютным и независимым от психофизической природы познающего субъекта и его способа познания этой реальности. И такой подход вполне согласуется с позицией «реализма с трансцендентностью», которая, по своей сути, является расширенным вариантом гносеологической позиции копенгагенской школы. В самом деле, неизбежное наличие определенного субъективного элемента в «объективной картине мира» свидетельствует о том, что в наших познавательных устремлениях мы всегда имеем дело с некой «проекцией» познаваемой реальности на наши познавательные возможности. Ну а любая проекция – это всегда нечто неполное, нечто скрывающее за собою ту полноту реальности, которую на философском языке чаще всего называют реальностью онтологической. Такой подход подразумевает существование принципиально недоступных для научного метода областей реальности, – того, что принято называть реальностью трансцендентною.

Эту гносеологическую позицию в какой-то мере предвосхитил Эрнст Мах и его философские предшественники – Беркли и Юм. Исследователи творчества Маха пишут, что, согласно представлениям этого ученого, «наука не является попыткой понять мир как он есть сам по себе, но лишь попыткой описать мир таким, как мы познаем его в опыте» (Коэн). Именно благодаря такой гносеологической позиции Мах, судя по всему, и смог стать предшественником теории относительности.

В этой позиции Маха чувствуется проявление тезиса Протагора о том, что «человек является мерою всех вещей». С этой «мерой» следует соотносить и любую картину реальности – как повседневно-житейскую, так и научную. В любой такой картине будет заключаться неизбежный субъективный элемент. При этом картина привычной для нас пространственной трехмерности можно считать наиболее важной и естественной для нашего восприятия. Но из этого вовсе не следует, что альтернативный этой картине способ выявления пространственно-временной реальности, связанный с четырехмерным континуумом теории относительности, является гносеологически менее значимым. И там, и здесь мы имеем дело с некими проекциями онтологической реальности на наши психофизические механизмы восприятии. И за пределами этой проецируемой онтологической реальности всегда находится нечто недоступное нашему постижению, нечто запредельное, трансцендентное.

Как видим, подход, органически включающий в себя психофизические особенности человека как неотъемлемый элемент картины познаваемой реальности, имеет непосредственное отношение и к главной теме настоящей книги – проблеме «биологического поля». И в пользу этого же подхода косвенно свидетельствуют некоторые другие следствия релятивистских представлений о пространстве и времени, связанные с попыткой современных ученых построить общую картину мироздания.
 
 

Примечания

[1] Имеется в виду пространственно-временной интервал мира Минковского.

 

  
 

Российский триколор  © 2015 А. Хоменков. Все права защищены. Revised: июля 12, 2015

Рейтинг@Mail.ru