Виктор Комаров - Тайны пространства и времени

• Название: Тайны пространства и времени
• Автор: Виктор Комаров
• Издательство: Вече
• Жанр: Философия
• Год: 2000
• ISBN: 5-7838-0711-7

Известный ученый и публицист В.Н. Комаров в своей книге размышляет над тайнами пространства и времени – самыми загадочными в ряду тайн мироздания.

---

Остается лишь удивляться тому, что ученые столетиями не замечали того, что сейчас выглядит как совершенно очевидное. Но как уже не раз бывало в науке, стоит хотя бы одному это «очевидное» обнаружить, как вслед за ним очень быстро «прозревают» и все остальные. И это влечет за собой существенные изменения в научной картине мира.

Известный писатель-фантаст и ученый-палеонтолог И. Ефремов писал: «Смотрите, как повсюду окружают нас непонятные факты, как лезут в глаза, кричат в уши, но мы не видим и не слышим, какие большие открытия таятся в их смутных очертаниях». А Ф. Левольд говорил: «Истина бывает часто настолько проста, что в нее не верят»…

История обнаружения фрактальности довольно характерна для развития естественных наук и весьма поучительна. Все началось с мысленного эксперимента, осуществленного Б. Мандельбротом. Он обратил внимание на то, что длина участка береговой линии моря между какими-либо двумя пунктами зависит от того, как ее измерять, то есть от «длины линейки». Однако осознав довольно очевидный факт, Б. Мандельброт на этом не остановился, как поступили все его предшественники. А задумавшись над проблемой «устройства» Вселенной, пришел по аналогии к выводу и об ее фрактальном строении. Тем самым догматический барьер в устоявшемся сознании научного сообщества, убежденного в том, что во Вселенной для фрактальности нет места, был, наконец, преодолен. И картина мира, в том числе и его астрономическая картина, необратимо изменилась. По мнению Ф. Цицина, какие бы изменения эта картина ни претерпела в дальнейшем, «аспект фрактальности» вошел в ее «твердое ядро» принципов-постулатов и не будет изъят ни при какой ревизии.

Таким образом, современное естествознание приходит к выводу о том, что все системы, существующие в окружающей нас природе – от микромира до Метагалактики, – имеют фрактальную структуру, то есть обладают дробной размерностью. Возникает, однако, законный вопрос: какой физический смысл имеет, скажем, пространство с дробной размерностью или вообще любой фрагмент с фрактальными свойствами? По мнению Ф. Цицина, это структура пространственно-иерархического типа с постепенно убывающим, но в то же время строго закономерным единообразным «заполнением объема». Пример: крона «зимнего дерева» с опавшими листьями.

А существуют ли в самой природе пространства с дробной размерностью? И мыслимо ли такое пространство вообще? По утверждению Ф. Цицина, такой объект в последние годы, наконец, появился, правда, только в теории. Этот уникальный и пока что единственный объект – сама Большая Вселенная в модели хаотического раздувания, разрабатываемой А. Линде. Она обладает фрактальной природой по «построению» в силу случайного (или, как говорят математики, стохастического) процесса раздувания в пространстве и во времени.

Правда, многое еще остается неясным. Например, мы не в силах представить себе, что могла бы означать дробная размерность времени. Но, видимо, прав был выдающийся физик-теоретик Л.Д. Ландау, заявлявший, что если надо, мы можем понять даже то, что не можем представить…

Хорошо известно, что математика в процессе своего самостоятельного развития, происходящего по законам внутренней логики, так сказать, заблаговременно не раз подготавливала математический аппарат, понятия, методы, алгоритмы и даже целые «исчисления», которые в период своего появления казались чистой воды абстракциями, но затем находили себе важнейшие практические приложения в физике, астрономии и в ряде других точных наук. Достаточно напомнить о теории «конических сечений», разработанной за несколько сотен лет до нашей эры древнегреческим математиком и астрономом, одним из учеников Евклида Аполлонием Пертским и примерно 2 тысячи лет спустя использованной И. Кеплером при формулировании законов движения планет вокруг Солнца. Или о «тензорном исчислении», разработанном Риччи и нашедшем важнейшие применения в современной теоретической физике. Или о теории групп, без которой не обходятся многие физические теории. Или, наконец, о «воображаемой» геометрии Лобачевского, ставшей математической основой обшей теории относительности.

«Нельзя избавиться от ощущения, – отмечал великий физик Генрих Герц, – что математические формулы живут независимой жизнью, что они умнее своих изобретателей, что мы получаем из них больше, чем в них было в свое время вложено».

Поэтому можно считать симптоматичным, что математический аппарат, соответствующий фрактальным представлениям, подготавливался уже на протяжении нескольких сотен лет трудами таких выдающихся математиков, как Лейбниц, Эйлер, Лаплас, Фурье, Лиувиль и Риман. Хотя достаточно полное обобщение этих исследований было достигнуто только во второй половине XX столетия в работах итальянского математика Тарди, а затем независимо А. Летинковым в России и Л. Грюнвальдом в Праге.

В дальнейшем, правда, наступил период «невостребованности» математических достижений в рассматриваемой области. Но у этого факта существуют вполне объективные причины. Дело в том, что долгое время казалось, что такие объекты, системы и процессы, которые требовали бы для своего понимания и описания «фрактального математического исчисления» в окружающем нас мире, отсутствуют.

Пока фрактальная картина мира находится только в стадии становления. Однако уже можно не опасаться того, что «фрактальный математический анализ» и «фрактальные уравнения» останутся и в обозримом будущем без применения, окажутся невостребованными. В свое время английский астрофизик и известный популяризатор науки Джеймс Джине утверждал, что есть творчество математиков, которое никогда не пригодится за пределами самой математики. И в качестве примера он приводил теорию групп, с которой в настоящее время, как мы уже отмечали, связана едва ли не половина современных физических теорий. История науки не раз подтверждала также правоту видного французского математика Т. Эрмита, утверждавшего, что самым абстрактным спекуляциям математического анализа соответствуют реальные соотношения, существующие вне нас, которые когда-нибудь достигнут нашего сознания.

И, наконец, самый главный вопрос: что принесет современному естествознанию дальнейшее развитие представлений о «фрактальной картине мира»? Опыт развития науки убедительно показывает, к какому величайшему прогрессу в наших знаниях о природе приводит обнаружение каких-либо общих черт в различных естественных процессах. Но можно с полным правом утверждать, что за всю историю развития естествознания науке еще никогда не удавалось находить общее в столь многообразных и разнообразных, казалось бы, весьма далеких друг от друга явлениях и процессах, какое было обнаружено с открытием фрактальности.

Поэтому есть все основания ожидать, что уже в недалеком будущем дальнейшее развитие соответствующих идей и получение соответствующей принципиально новой информации об окружающей природе не только заставит нас внести кардинальные изменения в существующую научную картину мира, но и позволит понять глубинную сущность очень многих явлений, о которых до сих пор мы вынуждены судить весьма поверхностно.

Семантическое поле «мэона»

Дальнейшее развитие физической науки позволило обнаружить поистине удивительные факты. Оказалось, что «вакуумы» бывают разные, отличающиеся друг от друга своими свойствами и процессами, которые в них происходят. Например, так называемый хиггсовский вакуум ответственен за то, что различные частицы обладают разными массами. Тем самым получила подтверждение мысль академика Г. Наана о том, что существующий вокруг нас мир материальных объектов представляет собой порождение физического вакуума.

Несколько лет назад известный московский физик и математик Л. В. Лесков высказал предположение о том, что в нашей Вселенной, наряду с миром материальных объектов, существует особая разновидность физического вакуума – «мэон», обладающая свойствами особого «информационного пространства» – «семантического поля» (или «поля смысла»). К сожалению, о конкретных физических свойствах мэона нам пока что известно очень немногое. Тем не менее, опираясь на общие фундаментальные представления современной физики, кое о чем можно догадываться.

Как известно, существуют четыре основных физических взаимодействия: «сильное» или «ядерное», «электромагнитное», «слабое» (связанное с нейтрино) и гравитационное. По своей «силе» эти взаимодействия относятся друг к другу как 1:10-2:10-12:10-39. Однако в масштабах 10-33 сантиметра и 10-43 с. эти взаимодействия сливаются в одно общее «универсальное взаимодействие», пространство перестает быть трехмерным, а время теряет свою однонаправленность.

Фактически единым «пространством-временем» на масштабах, о которых идет речь, является физический вакуум, в том числе и мэон. Поскольку мэон не содержит реальных частиц, в нем не действует второй закон термодинамики, согласно которому в природе должно происходить постоянное обесценение энергии и накопление энтропии. Но поскольку, по мнению многих физиков, именно накопление энтропии определяет однонаправленность времени – «стрелу времени», то в «мэоне» эта «стрела» полностью отсутствует. А следовательно, прошлое и будущее существуют здесь как бы одновременно – синхронно.