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.

---

С принципом неопределенности, о котором говорилось выше, связана и еще одна «неоднозначность», обнаруженная новой физикой в результате ее проникновения в глубины микромира. Речь идет о так называемом квантово-волновом дуализме. С точки зрения классической физики, частица – это всегда частица, а волна – всегда волна. Квантовая же физика пришла к заключению, что одно и то же «образование» в одних условиях может проявлять себя как частица, а в других – как волна.

А вот и еще один «сюрприз», преподнесенный теорией относительности. До ее появления считалось, что масса того или иного тела, если к нему ничего не прибавлять и от него ничего не отнимать, есть величина постоянная. Но оказалось, что в действительности это не так. Чем выше скорость тела, тем больше его масса. И поэтому масса, скажем, протона – ядра атома водорода, при достаточно большой скорости в принципе может превзойти массу Земли, массу Солнца и даже массу нашей звездной системы Галактики.

Более того, выяснилось, что «не абсолютна» не только масса, но и длина отрезков. Чем ближе скорость движения наблюдателя к скорости света, тем короче становятся отрезки, мимо которых он проносится.

В физике существует закон, который называется «принципом наименьшего действия». Суть его в том, что из различных возможных вариантов движения механической системы осуществляется тот, для которого так называемое действие, то есть произведение величины энергии на время, минимально.

Другой аналогичный принцип – «принцип Ферма», относится к процессу распространения света и состоит в том, что световой луч, проходя через различные среды, распространяется таким образом, чтобы время его прохождения было минимальным.

О «рациональном поведении» неживых систем

Как известно, любое человеческое действие предполагает наличие определенной цели. Однако целесообразное поведение присуще только живым системам, и лишь существа, наделенные разумом, способны ставить перед собой сознательные цели и сознательно добиваться их осуществления.

Может ли в таком ключе действовать неодушевленная природа? Ведь даже саморегулирующийся природный объект, например звезда, всего лишь существует и функционирует – и не более того!

И все же, что-то похожее, напоминающее, пусть и отдаленно, целесообразное поведение, наблюдается и в неживой природе. Весьма любопытны и так называемые компенсационные или вариационные принципы. Например, закон Ленца, относящийся к явлениям магнитной индукции. Всякое изменение магнитного поля вызывает возникновение тока индукции, магнитное поле которого препятствует тем изменениям, которые вызвали этот ток. Еще более общее значение имеет принцип «Ле Шателье – Брауна». Он состоит в том, что внешнее воздействие, которое выводит систему из термодинамического равновесия, вызывает в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия.

Разумеется, подобное «рациональное поведение» неживых систем не имеет ничего общего с рациональным поведением человека. У него совершенно иная природа. Человек стремится определить оптимальную линию своего поведения, сделать свой выбор, исходя из тщательного анализа обстановки и сознательного прогноза последствий, к которым могут привести те или иные его действия. У природы такой способности, конечно, нет. Как справедливо заметил Ричард Фейнман по поводу «принципа Ферма», свет не может заранее знать всю свою траекторию, то есть особенности тех сред, которые ему предстоит преодолеть. Он в каждый данный момент «знает» лишь то, что ему положено «знать» – именно в данное конкретное мгновение. Иными словами, поведение неживых систем полностью определяется «мгновенной ситуацией», неодушевленная материя не обладает свойством «предвидения». Мертвая материя способна оперировать только настоящим.

Но почему все-таки выполняются вариационные принципы? Какими глубинными свойствами материи они обеспечиваются? Понять это – значит не только понять очень многое, но и получить возможность активно, целенаправленно вмешиваться в природные процессы, не рискуя получить нечто прямо противоположное тому, чего мы добиваемся.

Многого мы еще не знаем…Но, по-видимому, между миром живого и неживого нет непроходимой границы. Конечно, жизнь – это особая, специфическая форма существования материи, качественно отличающаяся от неживой природы, в частности, наличием «управляющих органов», способных воспринимать и перерабатывать информацию, поступающую по бесчисленным каналам обратных связей, и принимать необходимые решения. У звезд, например, таких органов нет. И тем не менее непреодолимой пропасти между живым и неживым не существует. Об этом говорит хотя бы тот факт, что возникает живое именно из неживого.

Но если в природе существуют отдельные законы, компенсирующие действие некоторых других законов, то почему не допустить, что эти законы сами являются частным случаем закона более общего или даже всеобщего?

Закона, согласно которому для каждого фундаментального закона природы должен существовать своеобразный «антизакон», компенсирующий действие первого, или такие условия, в которых он теряет свою силу.

Кое-что в этом роде нам уже известно. Мы знаем, например, что в условиях невесомости перестает действовать закон Архимеда, а при скоростях, близких к скорости света, – за коны классической механики, а при сверхнизких температурах – закон Ома.

Возможно, стоит задуматься над обобщением всех этих фактов. И не есть ли это тот путь, который может привести к познанию общих законов эволюции материи?

«Логическая машина»

Один остроумный человек, имея в виду необычайную удаленность космических объектов и связанную с этим чрезвычайную сложность проверки справедливости различных астрономических представлений, гипотез и теорий, как-то сказал, явно претендуя на то, чтобы стать автором очередной «крылатой фразы»: «Астрономы, по сути дела, никогда не знают, о чем они говорят, и верно ли то, о чем они говорят…»

А другой «мудрец», развивая эту мысль, заметил, что путем чисто формально-логических умозаключений можно в принципе получить какие угодно результаты, устраивающие тех, кто формальной логикой достаточно умело пользуется.

Что верно – то верно: логическая машина обладает завидной способностью прорабатывать любую заложенную в нее информацию, независимо от того, чему именно она соответствует в реальной действительности. Вероятно, это обстоятельство в какой-то мере побуждает ученых заниматься разработкой даже самых экстравагантных предположений. И нередко подобные усилия оправдываются, приводят к открытию новых явлений, новых закономерностей окружающего мира. Даже в тех случаях, когда полученный результат не подтверждается, он все равно приносит немалую пользу, способствуя выяснению того, «как в природе не бывает», и тем самым отсекая бесперспективные пути исследования, сужая круг возможных объяснений.

Таким образом, было бы неправильно утверждать, что физики и астрономы «не знают, о чем они говорят». Ведь исходные предположения строятся либо на фундаменте существующих теорий, либо на почве тех или иных конкретных фактов. А полученные выводы с помощью наблюдений и экспериментов сопоставляются с реальностью.

Так что попытки применения разнообразных теоретических подходов к тому или иному еще недостаточно изученному явлению отнюдь не бесполезны. Особенно в тех случаях.

когда ни одни из имеющихся теоретических вариантов объяснения рассматриваемых явлений нельзя признать достаточно убедительным. Именно с такого рода ситуациями достаточно часто сталкиваются современные астрономы и астрофизики.

Как известно, астрономия – наука дистанционная. Изучаются не сами космические объекты непосредственно, а их излучения. Свойства этих излучений зависят от свойств их источников – природа как бы вкладывает в эти излучения информацию о тех физических процессах, которые их порождают. Однако связь между тем, что регистрирует прибор, установленный на поверхности Земли или на борту искусственного спутника, и космическим явлением – далеко не прямая. Показания прибора необходимо истолковать, интерпретировать. А сделать это можно лишь в рамках определенных теоретических представлений, но они далеко не всегда являются однозначными. Особенно в тех случаях, когда речь идет о новой области исследований. Отсюда могут возникать различные неопределенности. Это, разумеется, не значит, что астрономические методы исследований вообще недостоверны – имеются в виду лишь те специфические затруднения, которые нередко возникают в астрономии на пути к желаемому.

Вспомним хотя бы нашумевшую историю, которая произошла в 1967 году. Тогда английские радиоастрономы зарегистрировали космические радиосигналы, следовавшие один за другим через равные промежутки времени. Объяснение напрашивалось само собой – обнаружен радиопередатчик неведомой внеземной цивилизации…