скачать книгу бесплатно
Пространство и время глазами дилетанта
Сергей Сергеевич Сергеев
Всё, что здесь написано, это вовсе не научно-популярное изложение каких-то общепринятых научных взглядов или оригинальных идей, обсуждаемых в научном мире. В некотором смысле даже наоборот. Здесь сделан своеобразный анализ интересных комментариев, собранных на различных форумах, где обсуждаются научно-популярные материалы, связанные с положениями теории относительности. Кому-то это может показаться странным, но среди множества комментариев есть такие, которые по своей ценности могут поспорить с самим обсуждаемым материалом. И очень жаль, что они бесследно теряются на просторах интернета. Всё здесь изложенное это попытка своего рода объединения в одно целое наиболее интересных мыслей и идей, высказанных в комментариях.
Сергей Сергеев
Пространство и время глазами дилетанта
Вместо предисловия
1
Заглавие этой книги наверняка многих озадачит: зачем писать какие-то умозаключения по теме, в которой автор, по его же собственному признанию, дилетант. Тем не менее, ничего странного здесь нет: сама по себе тема пространства и времени настолько специфична, что зачастую не понятно, чьи же рассуждения более аргументированы – профессионала или дилетанта. Странно? На первый взгляд, да, странно. Но дело в том, что в вопросах на эту тему до сих пор нет единого мнения даже среди самых маститых профессионалов. И в этом не было бы ничего странного, если бы не одно существенное но: здесь очень уж часто сами по себе разногласия кроются не в каких-то заумных нюансах, а в самых изначальных, исходных утверждениях.
И что с того? – спросит искушённый читатель, – мало ли всяких-разных тем, где спорно буквально всё, включая самые, казалось бы, бесспорные постулаты. Отвечаю: мало. По крайней мере, такого изобилия спорных утверждений, где маститые учёные высказывают противоположные мнения (причём, зачастую, весьма эмоционально) по поводу изначальных положений, вряд ли ещё где можно встретить. Да, в это трудно поверить, но в данной теме до сих пор нет бесспорных определений даже для базовых понятий, отправных точек, на которых всё строится.
И вот уже сейчас, только-только начав формулировать проблему, мы столкнулись с ещё одной проблемой. Мы использовали термин «спорные утверждения». А что это такое? Два полюс два равно четырём – это спорное утверждение? Нет. Ночью темнее, чем днём – это спорное утверждение? Тоже нет. А если появится кто-то и станет утверждать противоположное, значит ли это, что данные утверждения автоматически становятся спорными? Получается, что да, ведь если одни утверждают одно, а другие другое, тогда, вроде бы, утверждение спорно. Но как-то не хочется соглашаться с этим. Да и возможно ли такое, что кто-то в здравом уме станет не соглашаться с очевидными утверждениями, основанными на доказательствах? К сожалению, да, такое вполне возможно. К примеру, сейчас, в 21-м веке в интернете можно найти много-много материалов, авторы которых яростно доказывают, что Земля плоская. И что, надо признать, что вопрос шарообразности Земли стал спорным? Как тут быть? Здесь напрашивается только один вывод: надо просто проанализировать доказательства, приводимые той и другой стороной, и тогда вырисовывается ответ на вопрос. И даже на два вопроса. Один ответ непосредственно на обсуждаемый вопрос, а второй – на вопрос о психических особенностях людей, опровергающих очевидные и доказанные вещи. Но ведь в обсуждениях понятий пространства и времени мы сталкиваемся именно с этой проблемой, – проблемой оспаривания очевидных, логичных понятий, причём, без каких-либо внятных обоснований предлагаемых альтернативных версий.
И тут снова возникает всё то же недоумение: ну, а причём здесь, всё-таки, дилетантский взгляд на эти проблемы? Разве может дилетант – пусть даже самый продвинутый из всех дилетантов – как-то помочь решению возникающих споров? Как бы это ни показалось странным, но, похоже, именно здесь, именно в вопросах понятий и особенностей времени-пространства мнения дилетантов могут иметь весьма важное значение.
Только не торопитесь забрасывать меня тапками, это мнение возникло не на пустом месте. Поясняю.
После каждой статьи или видео в интернете, где маститый учёный или просто какой-нибудь «не дилетант» в популярной форме объясняет, что же такое пространство-время, а также суть постулатов теории относительности, всегда есть множество комментариев, где спрятанные за причудливыми никами дилетанты делятся впечатлениями и высказывают свои мнения по рассмотренной теме. И вот что интересно, – очень часто эти комментарии ценнее самой статьи или видеоролика. Да, именно так всё и обстоит, – в статьях-роликах «не дилетантов», практически всегда очень скупо и стандартно говорится о сути понятия «время» или «пространство», но зато очень красочно и подробно описывается, как эти непонятные сущности могут ускоряться, замедляться, искривляться и т.д. И эти вот скупые, ничего не проясняющие объяснения базовых понятий вызывают массу вопросов, на которые ответов не даётся. А что дилетанты? А дилетанты в комментариях, как правило, заостряют внимание именно на этих вопросах, на которые авторы обсуждаемого материала ответа не дают, – а что вообще представляет собой время? А что такое пространство? Вернее, с пространством-то всё более-менее понятно, но вот время это самая загадочная загадка.
Конечно, было бы несправедливым утверждать, что маститые специалисты, которые совсем-совсем не дилетанты, не рассматривают этот вопрос. Естественно, рассматривают. И даже дают на него ответ, но не единый. Пока что общепринятого определения понятия «время» нет.
И опять тот же вопрос – а причём здесь, всё же, дилетанты? Они что, могут ответить, дать чёткое определение, объяснить непонятное и т.д.? Разумеется, нет. И целью всего написанного здесь является вовсе не какое-то возвеличивание дилетантов и разоблачение «не дилетантов», а попытка обратить внимание на одно простое явление, до сих пор незаслуженно игнорируемое, – на то, что в комментариях дилетантов нередко встречаются очень любопытные мысли и вполне логичные рассуждения, на которые так скупы «не дилетанты». И очень жаль, что все эти идеи и мысли, фактически теряются на просторах интернета, не получая широкого обсуждения.
2
Всё, что далее написано, представляет собой не что иное, как своего рода обобщение и объединение различных идей и мыслей самых разных безвестных авторов комментариев, разбросанных на ресурсах интернета. Разумеется, они не бесспорны, и никоим образом не являются чем-то научным, но для кого-то могут представлять интерес. В конце концов, очень уж не хочется, чтобы эти мысли и идеи просто, как говорится, канули в Лету.
И ещё. Почему-то многие комментаторы, дающие очень разумные и интересные комментарии, совершенно не заботятся о правильности формулировок фраз, и даже допускают грубые орфографические ошибки. Ценность комментария от этого, конечно, не уменьшается, но процитировать его дословно как-то рука не поднимается: это может быть кем-то воспринято как насмешка над автором комментария. Поэтому здесь будет приведено мало дословных комментариев, а, в основном, будет выражена сама их суть. Причём, без ссылок. С этим тоже проблема: на кого ссылаться-то? На какой-то безликий ник, который, зачастую, выглядит абсолютно бессмысленно, например, «А0dZ»? Из каких соображений берутся такие ники, для меня загадка. Опять же, как узнать, кто прячется за этим ником, на кого ссылаться?
И, наконец, надо сделать важную оговорку. Лично я, пишущий эти строки, никоим образом не претендую на авторство высказанных здесь идей. Всё здесь написанное это просто вольный пересказ понравившихся мне мыслей, концепций и вообще всяких воззрений, которые хоть как-то, пусть даже, зачастую, уродливо, но всё же объясняют возникающие вопросы и дают пищу для размышлений.
Понятийное определение времени. В чём проблема?
1
Попытки дать определение понятию «время» делались буквально с самых первых шагов познания человеком мира. У Аристотеля есть целая философия по определению пространства и времени, но чёткой формулировки этих понятий нет. Можно процитировать такое его высказывание: «Среди неизвестного в окружающей нас природе самым неизвестным является время, ибо никто не знает, что такое время и как им управлять». Как это ни странно, до сих пор к такому определению добавить, по существу, нечего, сколько-нибудь вразумительного определения времени не существует.
Особенность понятия «время» прежде всего в том, что оно интуитивно как бы понятно, мы все в повседневной жизни свободно пользуемся им, и оно не вызывает неясностей. И для его определения вроде бы нет никаких препятствий, надо просто немного подумать, немного поиграться с формулировками, и всё, вполне внятное определение готово. Но не тут-то было.
Когда-то, ещё в V веке до н.э., христианский теолог и церковный деятель Августин Блаженный рассуждал: «Что такое время? Если никто меня об этом не спрашивает, я знаю что такое время; если бы я захотел объяснить спрашивающему – нет, не знаю».
Это высказывание актуально и сейчас. У каждого из нас есть врождённые представления о том, что такое время. И даже кажется, что всё здесь просто. Но это длится лишь до того момента, пока не попытаешься дать точное определение.
В чём же тут проблема?
2
Если совсем просто, то проблем, как минимум, две. Первая – это неясность, существует ли время как самостоятельное природное явление или это просто порождение нашего воображения, как, например, понятия «линия горизонта», «небосвод» или пресловутая «дырка от бублика». Вторая – любая попытка определения времени упирается в то, что понятие «время» получается определять только через само же это понятие. Попробуем рассмотреть подробнее.
Возьмём определение из разных словарей. Например, такое определение: «Время – форма протекания физических и психических процессов, условие возможности изменения».
Или такое: «Время – это необратимое течение, протекающее лишь в одном направлении – из прошлого через настоящее в будущее».
Но, что это за «форма протекания … процессов, условие возможности изменения…»? Разве это определение времени? Сами эти понятия – «протекание», «процесс», «изменение», – они как бы содержат в себе понятие «время» и определяются через него. Действительно, никакую «форму протекания» чего бы то ни было, невозможно представить себе в статике, без течения времени. Точно так же, понятие «процесс» просто подразумевает, что что-то изменяется, то есть, в какой-то момент времени было вот так, а в другой момент времени стало по-другому. Как ни изощряйся, но когда мы говорим о любом изменении («процесс», «течение», «развитие», «смена этапов» и т.д.), то подразумеваем время. Все процессы, все изменения обязательно происходят во времени. О каком бы изменении мы ни говорили, всегда подразумевается то, о чём мы сказали чуть выше, – в какой-то момент времени было так-то, а в другой момент времени вот так-то. Без времени невозможно представить себе никакое изменение. Но и представить себе время без происходящих изменений невозможно. Получается, что время определяется через какие-либо изменения, а изменения через время. Масло масляное.
3
Тем не менее, если проанализировать попытки дилетантов дать определение времени, то хоть какое-то просветление в мозгах наступает. По крайней мере, появляется какая-то информация для размышления. Вернёмся к этому вопросу позже, а пока рассмотрим другую проблему.
Что не так с теорией относительности
1
Сразу же оговоримся, что выявлять всяческие «не так», содержащиеся непосредственно в самой теории относительности, мы не будем. Это дело учёных, а не дилетантов. Мы будем разбираться с базовыми понятиями, на которых строится эта теория. Точнее – о странностях в объяснении этих базовых понятий. Ещё точнее – о практически полном отсутствии сколько-нибудь внятных объяснений, но, при этом, использовании этих понятий как чего-то уже ясного, имеющего где-то готовые чёткие формулировки.
Вообще, надо заметить, очень многие учёные с мировым именем не признавали и не признают теорию относительности. (Не будем вдаваться в подробности, любой желающий может просто погуглить в интернете и обнаружить много материалов по этой теме.) Как-то странно это: теория «шумная», каждый школьник о ней слышал, и что? Она ошибочна? Но тогда эти самые учёные должны бы, по идее, просто опубликовать опровержение, указать на имеющиеся нестыковки и противоречия, и всё. В чём же дело? Никто не решается опровергнуть великого Эйнштейна? Нет, так сказать нельзя, ведь публикации с опровержениями его теории есть, достаточно забить в поисковике соответствующий запрос и самых разных публикаций вывалится в огромном количестве. Тогда что, эти опровержения несостоятельны? А кто ж их знает! Состоятельны, не состоятельны, – об этом не нам судить, такие вещи могут обсуждать только специалисты. Мы в эту тему влезать не будем, ведь мы же условились, что будем рассматривать всё с точки зрения дилетанта. И даже не «всё», не саму эту теорию, а непонятные моменты в базовых понятиях, отправных точках, на которых она построена.
И вот в этом моменте мы сталкиваемся с главной странностью. Дело в том, что учёные, признающие истинность теории относительности, не могут не разбираться в базовых, основополагающих понятиях. По логике вещей, даже самый заурядный учёный, не сделавший никакого сколько-нибудь заметного вклада в науку, это всё равно учёный. Трудно представить, что он, разбираясь в какой-то теории, признавая её логичность и обоснованность, не удосужился разобраться в её основополагающих положениях. А несогласие с какими-то выводами, если таковые имеются, должны быть где-то в высших сферах, недоступных для понимания дилетантов. Ну, а если учёный чётко представляет себе исходные понятия теории, то для него не должно быть проблематичным чётко объяснить эти понятия доступным всем языком.
Известный британский физик Эрнест Резерфорд когда-то сказал: «Если учёный не может объяснить уборщице, которая убирается у него в лаборатории, смысл своей работы, то он сам не понимает, что он делает». Да и сам Альберт Эйнштейн изрёк нечто подобное: «Если вы не можете объяснить это простыми словами, вы не до конца это понимаете». Надо полагать, что если объяснять не саму теорию, а лишь её базовые понятия, то дело многократно упрощается.
А что мы видим в реалиях? Где эти объяснения, понятные любой уборщице? Если они и есть, то наверняка глубоко засекречены. А в свободном доступе сплошь какая-то чушь. Да, именно так, это не преувеличение. Причём, зачастую, не просто чушь, а дикая чушь, больше похожая на издевательство, а не на объяснение. И именно это вызывает праведный гнев у комментаторов (их мы условно назвали дилетантами). О таких объяснениях и пойдёт речь дальше. Впрочем, почему, собственно, «о таких»? Других в свободном доступе попросту нет.
2
Сначала вспомним старый анекдот про учёных, которые объявили об открытии нового вида крокодила, длина которого от носа до хвоста три метра, а от хвоста до носа три метра и двадцать сантиметров. На вопрос «Как такое может быть?», они бойко отвечают: «Сами удивляемся!».
С анекдотами всё ясно: все они намеренно составляются так, чтобы внешне нормальные диалоги или рассуждения были по своей сути абсурдными. Но почему так же абсурдно ведут себя «просветители», объясняющие азы теории относительности? Почему они, по сути, следуют той же логике, что и учёные из приведённого выше анекдота? Но это не самое странное. Самым странным и даже необъяснимым является тот интересный факт, что эти учёные, объясняя базовые понятия теории относительности в популярных статьях, книгах или видеороликах, постоянно «увиливают» от острых вопросов, а иногда просто «жульничают», подгоняя свои выкладки под нужные выводы. Полное впечатление, что они сами не верят в то, что говорят, но по каким-то причинам хотят доказать, что верят и не видят здесь противоречий. Кто-то наверняка скажет, что это не так, это поклёп на доблестных учёных или, по крайней мере, грубая натяжка. Нет, это не поклёп и не натяжка, всё именно так и есть. Ниже, при анализе популярных роликов и книг мы будем заострять внимание на таких моментах. Да что там «заострять»! Такие «моменты» невозможно не заметить. Да и не «моменты» это вовсе, а практически «генеральная линия» подобных объяснений. Повторим: это не единичный случай, не «заскок» какого-то нерадивого блогера, а общая черта всех «просветителей». Зачем им это надо? Нет ответа.
Давайте пока бегло рассмотрим некоторые постулаты, явно противоречащие здравому смыслу, а потом на некоторых из них остановимся подробнее.
Первое – это, конечно, скорость света. В вакууме она постоянна и составляет около 300000 километров в секунду. Это понятно. Но эта скорость ещё и абсолютна (!), то есть, она постоянна относительно любой инерциальной системы отсчёта и относится к фундаментальным физическим постоянным.
Как такое может быть? Со школьных лет мы знаем, что скорость это не какое-то свойство объекта, а изменение его положения в пространстве относительно чего-то условно неподвижного за единицу времени. Каждому известен классический пример про движущийся вагон, по которому идёт человек. Относительно вагона у него скорость такая-то, относительно земли такая-то… Но как можно представить, чтоб относительно любой системы отсчёта скорость была постоянной? А никак. Просто есть известный опыт Майкельсона – Морли (описывать его не будем, чтоб не загромождать изложение, этот опыт известен практически всем, при желании можно посмотреть его описание в интернете), и на основании его результатов пришли к такому выводу. Измерили длину крокодила от носа до хвоста, потом от хвоста до носа и объявили, что длина получается разная. Но в анекдоте учёные хотя бы признались, что они удивляются полученным результатам, а вот сторонники теории относительности (так называемые релятивисты) не только не удивляются, но пошли ещё дальше. Оказывается, и масса, и время привязаны к скорости света. К скорости! То есть, к тому, что существует лишь в нашем воображении, а не в реалиях. (К этому вопросу мы ещё вернёмся.)
3
И что же получается? Вот летит мимо меня птичка с постоянной скоростью, но я вправе считать, что она неподвижна, а это я лечу мимо неё с такой же скоростью, только в противоположном направлении. Специальная теория относительности (СТО) это не запрещает, и даже заостряет внимание на подобных моментах. А вдруг эта птичка полетит мимо меня с околосветовой скоростью, тогда её масса должна увеличиться вплоть до бесконечности. Так утверждает теория относительности. А если я буду считать, что это я лечу мимо неё, то что, масса должна увеличиться у меня? Ну да, птички не летают с такой скоростью, но где-то в просторах космоса наверняка найдётся объект, который в данный момент движется если не с околосветовой, то с очень-очень высокой скоростью, которая должна заметно повлиять на массу. То есть, на массу этого объекта или, если я буду считать себя движущимся относительно него, то на мою массу. А ещё где-то в другом месте космоса может быть другой объект, движущийся с ещё большей скоростью, и он повлияет на мою массу ещё сильнее. Интересно, конечно, но… Ерунда какая-то.
Но, пожалуй, самые интересные умозаключения теории относительности кроются в допущениях применительно к такому понятию как «время», которое, оказывается, замедляется от скорости. Тут, как минимум, два удивительных момента.
Во-первых, сам Эйнштейн почему-то не озаботился вопросом определения понятия «время», а сразу стал использовать его для своих мысленных экспериментов и различных выводов. Отнёсся к этому как к чему-то понятному и общеизвестному. И его последователи тоже не особо заморачиваются вопросом определения этого важного понятия, а просто манипулируют им самым причудливым образом, не считая нужным объяснить множество возникающих противоречий и нестыковок. Правда, у Эйнштейна есть высказывание типа, что время это показания «одинаковым образом устроенных часов», но это явно не определение понятия «время», а банальный уход от ответа.
Во-вторых, нет никакой определённости в понятиях «быстрее-медленнее» применительно к времени. Что вообще такое это «быстрее-медленнее»? Если автомобиль ехал со скоростью 50 км/час, а потом стал ехать со скоростью 100 км/час, то это, естественно, «быстрее», то есть за определённый промежуток времени он стал преодолевать большее расстояние, чем за тот же период времени при скорости 50 км/час. Но ведь скорость, которая может быть «быстрее» или «медленнее», сама по себе является понятием относительным. Это количество изменений чего-либо за единицу времени. В примере про скорость автомобиля мы рассматривали изменение его положения в пространстве (на столько-то километров) за один час. Чем более значительно это изменение, тем выше скорость, то есть, тем «быстрее». Чем меньше изменение, тем «медленнее». Здесь неясностей нет.
Но когда мы говорим, что время может идти быстрее или медленнее, то тут, по большому счёту, вообще ничего не ясно. Относительно чего время изменяет свой ход? Само понятие «время» в нашем представлении это нечто непрерывно и равномерно движущееся, и относительно этого равномерного движения мы оцениваем скорость всех других изменений. Километры в час, метры в секунду, выстрелы в секунду и т.д. «Хлев выстроен был с дьявольской скоростью: в один день». (Гоголь. «Повесть о том, как поссорился Иван Иванович с Иваном Никифоровичем».) «В день», «в час», «в год», «в минуту», «в секунду», – в любом случае, если речь идёт о скорости, то по смыслу это всегда количество каких-либо изменений в единицу времени.
Но когда мы говорим о скорости самого времени, то что у нас изменяется в единицу времени? Как понятия «быстрее» или «медленнее» применить к самому времени? Ну, предположим что само время вдруг «потекло» быстрее, то это «быстрее» надо рассматривать относительно чего равномерно движущегося? Как представить, чтоб, скажем, за один час прошло два часа? Даже сформулировать такое затруднительно.
Попробуем ещё раз. Ускорение или замедление это изменение чего бы то ни было во времени таким образом, что за один и тот же промежуток времени стало происходить больше или меньше изменений. Ускорение локальногопроцесса это понятно: за один и тот же отрезок времени становится больше изменений. Ускорение времени это… За один и тот же отрезок времени стало проходить больше времени? Как вообще вразумительно сформулировать смысл такого вот странного ускорения? Ну, или замедления? Это что-то такое, над чем не следует ломать голову, а принимать всё как данность. По крайней мере, сторонники теории относительности именно так и поступают: просто приняли, что время может ускоряться и замедляться, а подробности им не интересны.
Не применима к понятию «время» характеристика «скорость». Изменять свою скорость может какой-либо локальный процесс, но не время как таковое. Не может быть, чтоб один час был подлиннее или покороче одного часа. Да и само понятие «время» относится к системе основных физических величин, то есть величин, условно выбранных в качестве независимых так, что никакая основная величина не может быть выражена через другие основные величины. Килограмм всегда килограмм. Час всегда час. Неужели учёные-релятивисты не слышали о таких «тонкостях»? Пока оставим эти вопросы, поговорим о них позже.
4
Ну, хорошо, допустим, что мы просто чего-то не понимаем, и время, всё-таки, может идти быстрее или медленнее. Но тогда возникает естественный вопрос: в каких единицах измеряется скорость течения времени? Ещё раз вспомним, что понятие «скорость» определяется, условно говоря, как количество каких-либо изменений за единицу времени. А в каких единицах следует измерять скорость самого времени? Чего такого «побольше» или «поменьше» должно происходить за одну единицу времени? Столько-то часов за час? Или как?
Хорошо, попробуем обойтись без единицы измерения. Допустим, что где-то время замедлилось и течёт медленнее, чем вот здесь, в том месте, где я сейчас нахожусь. И я каким-то образом сумел обнаружить этот факт. Но ведь о скорости «своего» времени я ничего не могу сказать: согласно СТО, если моё время замедлилось или ускорилось, я ничего не могу заметить. Это когда я еду в поезде, то я могу заметить, что скорость поезда уменьшилась или увеличилась, даже не зная точной величины ускорения-замедления. Но как быть со скоростью течения времени? Ну, допустим, обнаружил я, что где-то время течёт медленнее, чем у меня, И что, делать вывод, что там время замедлилось? А может, это моё время ускорилось, и мне только кажется, что время «где-то там» замедлилось? Как это определить, если нет единицы измерения этой скорости? А если моё время постоянно замедляется или ускоряется, и время в другом месте замедляется-ускоряется на такую же величину, то я в принципе не могу ничего заметить. А если где-то время замедлилось, а моё время замедлилось ещё сильнее, то я обнаружу, что там, в этом «где-то» время не замедлилось, а ускорилось.
Как ни крути, но всерьёз говорить о замедлении-ускорении времени можно будет лишь тогда, когда кто-то сумеет определить единицу измерения скорости хода времени.
Из-за этого допущения, что скорость времени может меняться, возникает путаница и с понятием обычных скоростей. Когда объект движется быстрее, то, согласно СТО, время для него замедляется. То есть, объект существует в своём, замедленном времени. А это означает, что его скорость (столько-то километров в час) стала ещё больше (за его «длинный» час объект проделает больший путь, чем за «обычный» час). А если скорость стала больше, то и время для него ещё больше замедляется, а это даёт ещё большее ускорение скорости. Возникает положительная обратная связь. Ну, или замкнутый круг.
Но, повторим, подобные вопросы релятивистам почему-то совершенно не интересны. Зато нередко встречаются фразы типа: «Научно доказано, что время замедляется, когда мы начинаем двигаться. Чем быстрее движение, тем больше замедление». И далее красочно расписываются всякие эффекты от замедления. То есть, объяснение предельно ясное – «научно доказано». Всё, вопросы излишни.
Как мы уже упомянули, сам Эйнштейн даже не попытался дать определение понятию «время». Но это ещё не всё. Он, как это ни странно, не озаботился дать определение и такому основополагающему понятию, как «пространство», ограничившись лишь общими, не очень внятными фразами. Но ведь словосочетание «пространство и время» известно всем со школьных лет. Кажется, что здесь всё должно быть «обсосано» до мельчайшей косточки. На деле всё обстоит с точностью до наоборот. Вернее, о пространстве и времени говорится много и охотно, но как-то зацикленно на одном и том же, – на том, что пространство и время представляют собой единое четырёхмерное пространство. И всё бы ничего, но и здесь почему-то никто из объясняющих не считает нужным ответить на очень важные вопросы.
Само по себе понятие четырёх-, как и вообще N-мерного пространства, не ново, оно известно из математики. Но там всё понятно: если к трём осям трёхмерного пространства приделать ещё одну ось, перпендикулярную ко всем остальным трём осям, то получится четырёхмерное пространство. Понятное дело, мы не можем представить себе такое пространство, оно является математической абстракцией. Мы можем воспринимать только проекции объектов этого четырёхмерного пространства на наш трёхмерный мир (и то только в случае, если четырёхмерное пространство реально существует). При всей необычности понятия «четырёхмерное пространство», в математике оно определяется чёткими логическими построениями, совершенно не противоречащими здравому смыслу.
А что в теории относительности? Там четырёхмерное пространство особенное: три оси, как и положено, имеют обычную, «пространственную» размерность, а четвёртая ось это время. И всё это «единое пространство»! Но ведь время не представляет собой такой же вектор, каким является любой вектор в пространстве, и уж никак не может быть перпендикулярным другим осям. В «обычном» пространстве события могут происходить в любой точке этого пространства. Но никак не в любой точке оси времени. События могут происходить только в настоящее время, но никак не в прошлом и не в будущем. Да и как-то странно говорить о каком-то едином пространстве, если по осям откладываются разные единицы измерения. Как съехидничал участник одного из форумов, «три барана и восемь метров представляют собой единое пространство». А ведь это пространство-время, согласно общей теории относительности (ОТО), может ещё и искривляться под воздействием гравитации, которой, согласно той же теории относительности, не существует. Но об этом несколько позже.
5
Говоря о пространстве, которое, как и время, полностью понятно пока не пытаешься дать ему определение, невольно задаёшься вопросом: а существует ли оно как физическая сущность, или это плод нашего воображения? Вообще-то здесь, в отличие от понятия «время», неясностей меньше (по крайней мере, так кажется на первый взгляд). Если совсем упрощённо, то пространство это пустота, заполненная материальными объектами. Модель пространства – комната заполненная мебелью, между которой ничего нет. Ну, в комнате-то есть воздух, а если взять космос, то там есть планеты, между которыми воздуха нет. Правда, никак нельзя сказать, что там нет вообще ничего. Учёные утверждают, что даже в глубоком вакууме ежесекундно возникают и сразу же исчезают бесчисленное множество каких-то частиц. А ещё везде есть различные поля и излучения. Тем не менее, если не вдаваться в подробности, пространство можно представить как «ничего», заполненное материальными объектами. Да и сами эти материальные объекты тоже представляют собой часть общего пространства, только это не пустота, а… В общем, не будем заморачиваться, будем считать, что пространство это пустота, которую заполняет наш трёхмерный мир своими материальными сущностями.
Но вот каким образом пространство может искривляться – совсем непонятно. Конечно, если представить пространство в виде огромного резинового ящика, то можно представить себе искривление пространства как деформацию этого ящика. Но ведь сам ящик мы представляем находящимся в каком-то другом пространстве (а как его ещё-то можно представить?), и он в этом «правильном», не искривлённом пространстве искривляется. А внутри ящика какое может быть искривление? Только сжатие или растяжение (ну, или сгустки-разряжения). Но это возможно лишь в случае, когда пространство представляет собой что-то материально существующее. А где же тогда исследования свойств этого материально существующего, и где, наконец, чёткое определение этой загадочной сущности?
Теория относительности вовсе не даёт нам никаких определений какой-то там сущности, именуемой пространством, а сразу, без каких-либо внятных объяснений переходит к описанию его интересных свойств. Главное свойство пространства это, конечно, его искривление вблизи массивных тел. Не уплотнение-разряжение, а именно искривление. А что это вообще такое – искривление пространства? Искривление какого-то физического объекта в пространстве это понятно. Но как представить себе искривление самого пространства, искривление этого «ничего»? Должно же быть представление прямой линии в пространстве, относительно которой искривляется всё пространство, Но с искривлением пространства искривится и прямая линия, – и как в этом случае судить об искривлении? Относительно чего оно искривляется? И вообще, если что-то может искривляться, то оно уже по одной этой причине не может быть «ничем», а должно представлять собой какую-то форму материи. Но почему нет никакой информации об опытах по обнаружению этой материи и объяснению её сущности? Нет ответа.
6
А что нам говорят многочисленные популярные ролики и статьи о самом пространстве и таком его свойстве, как искривление вблизи массивных тел? О самом пространстве ничего не говорят и ничего не объясняют, но вот о его искривлении говорят охотно и много, и даже дают наглядную визуализацию этого явления.
Самым стандартным (и почти единственным) наглядным объяснением является следующее. Показана какая-либо упругая поверхность (это может быть как мультипликация, так и реальный макет) с нанесённой на неё сеткой, и на эту поверхность кладётся какой-нибудь груз в виде шара. Поверхность, как и положено, прогибается под тяжестью груза, что очень хорошо видно по искривлению нанесённой на неё сетки. Нам объясняют, что таким образом массивное тело искривляет пространство.
Всё хорошо, но пространство это же не плоскость, это что-то трёхмерное. Да и само это массивное тело прогнуло поверхность под воздействием притяжения Земли, а как пространство-то прогибается? Извините, искривляется. Обычно такие подробности просто игнорируются. Но иногда в мультиках показывают что-то трёхмерное, в виде линий, точнее, в виде объёмной сетки, внутри которой, опять же, массивный шар, который искривляет линии сетки. Всё это, конечно, очень наглядно, но что это за линии внутри пространства? Понятно, что это какая-то условность, но какая?
Вообще-то, условно изображать что-то линиями в пространстве это, конечно, удобно и не ново. Например, для условного изображения электрического поля рисуют линии, в каждой точке которых касательная совпадает с вектором напряжённости поля. Здесь есть чёткое определение таким линиям и чёткое понимание, что же они условно изображают. Причём, изображают очень наглядно, и это удобно для понимания сути явления. Но что представляют собой линии, которыми условно изображают пространство? А ничего не представляют. Они нужны лишь для того, чтобы на картинке показать что-то искривлённое вблизи массивных тел. Но что это за сущность, которая искривляется массивными телами, и как она вообще может искривляться, почему-то не объясняется. Это просто пространство. Всё.
Но даже не это самое интересное. При показе плоскости, продавленной грузом, демонстрируют ещё маленький шарик, который запускают по этой продавленной поверхности, и – о, чудо! Он скатывается в ямку к массивному телу! Неискушённый зритель не поймёт, в чём здесь чудо: ну, эка невидаль – шарик в ямку скатился. Но нам объясняют глубинный смысл этого действа: оказывается, это шарик летел в пространстве, летел прямолинейно, но так как вблизи массивного тела пространство искривлено, то он по этой кривизне прилетел к массивному телу. Вывод: гравитации не существует, просто все тела, пролетая вблизи массивного тела, следуют кривизне пространства, вносимой этим телом, и летят прямо к нему, как мотылёк к огню.
Объяснение, конечно, оригинальное. Но, как и всегда, здесь игнорируется несколько естественным образом возникающих вопросов.
Прежде всего, как-то не очень получается представить пространство в виде плоскости. Ну, разве что, представить, что массивное тело со всех сторон облеплено этими плоскостями, которые, в пределе, образуют пространство. Но и это не получится: ведь массивное тело, делая одну поверхность вогнутой, другую поверхность, с противоположной стороны, сделает выпуклой. В пространстве можно представить только какие-то уплотнения-разряжения, а вот такие искривления как-то не представляются. Ну, да ладно.
Но ведь шарик-то в данном случае катится в ямку под воздействием земного притяжения. А если гравитации нет, и шарик просто движется по изображённой линии, то возникают, как минимум, два вопроса. Во-первых, он летит к массивному телу только в случае, что он движется. А если просто положить его рядом с массивным телом, то без воздействия каких-либо сил он останется на месте, прямо на искривлённой поверхности. Во-вторых, если на этом массивном теле обитают какие-то человечки, и кто-то из них подбросит этот скатившийся к нему шарик, то шарик должен выкатиться из этой ямки с такой же лёгкостью, как и скатился туда. Да и вообще, не все же линии упираются в массивное тело, часть линий, искривившись, проходит рядом с ним. И шарик, по логике вещей, в ряде случаев может просто опуститься в ямку, прокатиться рядом с массивным телом, и снова выкатиться из ямки. Какая-то странная эта модель пространства без гравитации.
Попробуем эти объяснения с искривлением пространства как-то связать с наблюдаемыми нами реалиями. Допустим, шарик катится по горизонтальному жёлобу (именно по горизонтальному, чтоб земное притяжение не влияло на характер его движения), но не прямому, а искривлённому в горизонтальной плоскости. Шарик, естественно, при движении будет повторять все искривления жёлоба. Но лишь при одном условии: если он движется. А если шарик просто положить на любом искривлении, даже самом крутом, то он будет лежать неподвижно, Искривления жёлоба сами по себе не будут его никуда притягивать. А почему же по искривлённому пространству шарик должен скатиться к массивному телу? Напомним, в данном объяснении предполагается, что гравитации не существует, и шарик летит к массивному телу только из-за кривизны пространства.
Теперь допустим, что я подбрасываю шарик и, следуя своим дремучим представлениям о гравитации, ожидаю, что он полетит сначала с замедлением вверх, потом с ускорением вниз. Он так и летит. Всё логично. А если представить, что гравитации нет, то получается, что шарик ведёт себя нелогично. Действительно, зачем он замедляется? Ну, хорошо, допустим, что это я со своим примитивным трёхмерным воображением не могу воспринять кривизну пространства, и мне только кажется, что он летит по прямой, а на самом деле по кривой, и его замедление мне лишь кажется из-за того, что я кривую траекторию проецирую в своём восприятии на прямую. Но зачем он назад-то возвращается? Какая сила на него действует, если гравитации нет? Вспомним, что шарик, катящийся по искривлённому жёлобу, будет катиться, повторяя все его изгибы. Он же не будет возвращаться назад из-за того, что жёлоб искривлённый, а не прямой. Правда, тут можно схитрить: жёлоб закольцевать и тогда шарик вернётся в исходную точку. Но, во-первых, он при возвращении не будет ускоряться, а во-вторых, предполагается, что массивное тело не закольцовывает на себя пространство, а просто искривляет его. Ну, просто пролегала в пространстве условная прямая линия, проходящая мимо массивного тела, и она при этом «прогнулась» в сторону этого тела, или, если близко, «воткнулась» в него. Если я подброшу шарик, то он должен полететь по этой искривлённой линии как по искривлённому жёлобу. Но какая сила заставляет его вернуться назад, если гравитации нет? А если я просто приподниму шарик и отпущу его, то почему он падает, а не остаётся на месте, как шарик на искривлённом жёлобе, когда его не толкают, а просто положат? Как тут кривизна пространства заставляет шарик двигаться, да ещё и с ускорением?
Но это всё рассуждения дилетанта. А профессионалы объясняют нам, что Земля в искривлённом пространстве как бы движется навстречу всем телам с постоянным ускорением в 1g, поэтому к Земле нас притягивает не гравитация, а ускорение Земли, наподобие ускорения лифта, когда он начинает движение вверх. Легко такое представить? Если представлять отдельными «кусочками», то да, легко: и с лифтом легко представить, и с шариком, когда он скатывается в ямку. А вот если эти отдельные кусочки попытаться соединить в одну картину, то… А вот этого не требуется: любой релятивист объясняет (причём, с воодушевлением, как будто открывает самые глубинные тайны мироздания) только эти кусочки, по его логике получается, что это и есть вполне целостная и законченная картина мира. Что ж, профессионалам виднее.
Интересно, а как искусственные спутники Земли летают в искривлённом Землёй пространстве? Если допустить наличие гравитации, то всё понятно: спутник находится в свободном падении, но при этом движется вперёд и не может упасть, потому что Земля круглая и ему постоянно приходится падать как бы заново. А как объяснить его траекторию искривлением пространства? Выходит, что вокруг Земли как массивного тела пространство искривлено таким образом, что существуют замкнутые линии, по которым спутнику приходится двигаться? А если он попадёт на линию, которая «вонзается» в массивное тело (Землю), то он, как тот шарик, тоже должен притянуться к Земле? Нет, «притянуться» он без гравитации не сможет, это Земля движется навстречу ему с постоянным ускорением. Ладно, не будем на этом останавливаться.
Заострим внимание: мы сейчас вовсе не пытались опровергнуть концепцию искривления пространства вблизи массивных тел. Мы сейчас просто обратили внимание на то, что объяснения этого явления абсолютно неинформативны, и даже, если уж говорить совсем прямо, просто абсурдны.
Конечно, любая гипотеза имеет право на существование, даже если она выглядит абсурдно. Но вот чего нельзя допускать, так это абсурдных объяснений. Разве эти картинки-мультики с искривлением сетки что-нибудь объясняют? Такие «объяснения» очень уж похожи на неумный розыгрыш, когда «объяснитель» сознательно морочит голову людям, чтоб потом сознаться, что всё это просто хохма, и вместе со всеми посмеяться. Но пока ещё никто не признался, что это всего лишь специфическая шутка.
7
Давайте лучше оставим эту тему и поговорим об объяснениях релятивистами другого не менее интересного явления, играющего ключевую роль в теории относительности. Поговорим о свойствах времени, которые, по утверждениям релятивистов, имеют место быть, несмотря на всю их нелогичность, абсурдность и противоречие здравому смыслу. И снова получилось резкое заявление, уже самой этой резкостью наводящее на мысль, что такие выводы это результат эмоционального всплеска, а не беспристрастного анализа. Что ж, отчасти это, возможно, так, но анализируя примитивные, противоречивые и нелогичные объяснений релятивистов, повторяющих, как попугаи, одно и то же, иногда трудно удержаться от эмоций.
В общем, поговорим о времени.
Кое-что о времени
1
Давайте снова вернёмся к понятию «время». Что же это такое?
Есть распространённое мнение, что время это просто иллюзия, а в реалиях, в природе никакого времени не существует. Уточним: это мнение распространённое, но не общепринятое, и его нельзя брать за основу. Но рассмотреть следует.
Окружающая нас действительность посылает нашим органам чувств самые разные воздействия. А мы, воспринимая эти воздействия и испытывая определённые ощущения, формируем в нашем сознании модель мира. Насколько эта модель, созданная нашим воображением, соответствует реальному миру – это вопрос. Есть мнение, что в реалиях всё не так, как мы себе представляем. Но эту тему мы затрагивать не будем, просто отметим факт, что в нашем сознании сформирована своя модель мира, которая, если не во всём, то в очень многом не соответствует реалиям. Простой пример: мы воспринимаем мир в цвете, а в реалиях ни у одного предмета нет такого параметра, как цвет. Просто наши органы зрения воспринимают волны светового диапазона определённой длины как тот или иной цвет. То есть, цвет это иллюзия, созданная нашим воображением, но разве эта иллюзия хоть как-то усложняет нашу жизнь? Не только не усложняет, а совсем даже наоборот.
Итак, объективная реальность подвергает нас самым разнообразным воздействиям, и наше сознание, воспринимая их, создаёт различные образы, всякие отвлечённые абстракции. Есть все основания полагать, что время это одна из многочисленных абстракций, существующих лишь в нашем сознании, а в неживой природе нет ничего, что можно объективно назвать термином «время».
Попробуем разобраться. Сразу же оговоримся, что сейчас вовсе не будет дано чёткое и исчерпывающее определение этому загадочному понятию, просто обратим внимание на некоторые простые нюансы, которые, при всей их важности, зачастую просто игнорируются.
2
Прежде всего, давайте вспомним, что нас окружает огромное множество процессов, привязанных к определённым циклам. Наиболее значимый цикл для жизни это, очевидно, годовой цикл. Один оборот Земли вокруг Солнца. Смена времён года. Ну, и, конечно, оборот Земли вокруг своей оси. Смена дня и ночи.
Обратим внимание на некоторые очевидные вещи. Зима наступает вовсе не оттого, что «настало время» и сработал какой-то механизм, а оттого, что Земля заняла определённую позицию по отношению к Солнцу. Здесь нет привязки к времени как к какой-то материальной сущности. Просто сошлись определённые условия, порождённые различными процессами, – и началась зима. Точно так же, с началом весны снег начинает таять вовсе не по причине, что какие-то часы показали время окончания зимы и начала весны, а потому, что условия так сложились. И травка весной начинает зеленеть вовсе не потому, что у этой травки есть какие-то внутренние часы, показывающие, что «настало время» зеленеть. Если зима затянется, то и снег начнёт сходить позже, и травка зазеленеет позже.
Эти события привязаны не к времени, а к наступлению определённых условий. Здесь ни в чём не просматривается результат непосредственного действия некой субстанции, именуемой нами термином «время», всё «привязано» к возникновению определённых условий, которые, в свою очередь, являются результатом протекания определённых процессов. Возникли условия – возник новый процесс или целая система процессов. В теплицах даже в разгар самой лютой зимы вполне себе благополучно произрастают теплолюбивые растения, несмотря на то, что «их время ещё не пришло». Всё здесь определяется не временем, а сложившимися обстоятельствами.
Именно совокупность самых разных процессов, суть которых на сознательном уровне не понятна, но виден их конечный результат, порождает иллюзию действия какого-то непонятного всепроникающего фактора, который мы называем «время». Если же процесс понятен, то о времени как-то не говорят, хотя сам этот процесс, как и все другие процессы, «протекает» во времени. Допустим, мы наблюдаем процесс движения поезда. Все вагоны, как и положено, движутся с одинаковой скоростью, а если локомотив замедляет или ускоряет движение, то все вагоны тоже ускоряют или замедляют движение точно на такую же величину. Но ведь никому не приходит в голову сказать, что у вагонов есть свои внутренние часы, благодаря которым каждый вагон точно «знает», в какой момент ему надо ускорить или замедлить ход. Здесь всё понятно, все процессы перед глазами, поэтому и говорят о процессах, а не о времени. Но если рассматривается множество процессов, которые в своей совокупности воспринимаются сознанием как один процесс (например, процесс созревания, процесс старения, и т.п.), то здесь удобно вводить понятие времени. Удобно выражать свои мысли через такие, например, выражения, как «время пришло» (для таких-то событий) или, напротив, «ещё не время».
Для нашего сознания вполне привычно воспринять, например, такую фразу: «…вековые стены почернели от времени, местами были разрушены, поросли какой-то травой…». Или: «Большинство деревянных домов покосились от времени, а у каменных облупилась штукатурка, отбились углы». То есть, в нашем сознании прочно укоренилось представление о неумолимом и неотвратимом действии времени, как какой-то самостоятельно существующей силе. Да и знаменитое изречение Гераклита «всё течёт, всё меняется» вроде бы подтверждает мнение, что время само по себе всё изменяет. И это кажется логичным: раз со временем всё меняется, значит, причиной этому является время. Но при ближайшем рассмотрении всегда выясняется, что любые изменения это результат тех или иных процессов, порождаемых силами, никак не связанными с временем.
Представим, что мы наблюдаем начало бильярдной партии и видим разбивку пирамиды, то есть, наблюдаем, как по столу катятся шары. Каждый шар катится равномерно, прямолинейно и бесконечно долго. Вернее, он катился бы бесконечно долго, если бы не действие различных посторонних сил, не позволяющих ему сделать это. Прежде всего, это сила трения и некоторое сопротивление воздуха, хотя оно здесь ничтожно. Не будь этих сил, шар двигался бы бесконечно долго, но… Но есть и другие силы, возникающие в самый неожиданный момент. Этот шар может столкнуться с другим шаром, и тогда он изменит направление движения. А если не столкнётся, то докатится до борта, отскочит и, опять-таки, изменит направление движения. А если не попадёт в борт, то попадёт в лузу, и под воздействием силы гравитации упадёт в мешочек.
При любом раскладе процесс движения шаров, их траектория и скорость определяются исключительно различными силами, но никак не временем. Силы могут быть разными по величине и направлению, и возникать они могут в самый непредсказуемый момент… Стоп. Что такое «непредсказуемый момент»? Если задать первоначальную величину и направление силы, воздействующей на «разбивающий» шар, то можно рассчитать все траектории всех шаров с помощью несложных формул, которые знает каждый старшеклассник. Но в реалиях, даже в этих условиях (то есть, если знать первоначальную силу и направление удара, и все другие факторы) наше сознание всё равно не сможет охватить всего сразу и мгновенно рассчитать траектории движения всех шаров. Поэтому их движение воспринимается нашим сознанием как что-то в целом хаотичное, постепенно затухающее и, в конечном итоге, замирающее в другой расстановке. То есть, мы видим, что шары, покатавшись, «со временем» останавливаются. В нашем сознании само собой сформировалось представление о некой новой сущности, именуемой нами термином «время». Пользоваться этим понятием куда легче и естественнее, чем пытаться анализировать всё многообразие действующих сил. Видим начало процесса, его протекание и окончание, – вот оно, наглядное действие времени.
