Аркадий Лукьянов - Историко-критическое введение в философию естествознания

• Название: Историко-критическое введение в философию естествознания
• Автор: Аркадий Лукьянов
• Жанр: Философия

---

Известно, что уже в статье "К электродинамике движущихся тел" (1905) Эйнштейн сформулировал следующие принципы:

"1. Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к которой из двух координатных систем, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, эти изменения состояния относятся.

2. Каждый луч света движется в "покоящейся" системе координат с определённой скоростью V, независимо от того, испускается ли этот луч света покоящимся или движущимся телом" (Там же. - Т. 1. - М.: Наука, 1965. - С. 10).

Правильное понимание этих постулатов, из которых нельзя вырвать не только ни одного слова, но и ни одного знака, приводит нас к тому выводу, что понятие одновременности утратило своё абсолютное значение в том плане, что два события, "одновременные при наблюдении из одной координатной системы, уже не воспринимаются как одновременные при рассмотрении из системы, движущейся относительно данной системы" (Там же. - С. 13).

Из закона постоянства скорости света для всех инерциальных систем отсчёта вытекает, что "пространственные координаты х1, х2, х3 и время х4 должны преобразовываться согласно "преобразованиям Лоренца", которые характеризуются инвариантностью выражения:

ds2 = dx12 + dx22 + dx32 - dx42 ,

если единица времени выбрана так, что скорость света с = 1.

Благодаря такому приёму время утратило свой абсолютный характер и стало рассматриваться как алгебраически подобное (почти) пространственным координатам. Абсолютный характер времени, и в частности, одновременности, был опровергнут, и четырёхмерное описание было ведено как единственно разумное" (Там же. - Т. IV. - С. 214). Величину ds мы называем "расстоянием" между двумя событиями или точками четырёхмерного пространственно-временного континуума.

К этому хотелось бы добавить следующее. Скорость света с - одна из величин, входящих в физические уравнения в качестве "универсальной постоянной". Но если взять за единицу времени вместо секунды то время, за которое свет проходит 1 см, то с больше не будет входить в уравнения. В этом смысле можно сказать, что постоянная с является лишь кажущейся универсальной постоянной. Однако "таких произвольных постоянных не существует. Иначе говоря, природа устроена так, что её законы в большей мере определяются уже чисто логическими требованиями настолько, что в выражения этих законов входят только постоянные, допускающие теоретическое определение (т.е. такие постоянные, что их численных значений нельзя менять, не разрушая теории)" (Там же. - С. 281).

Из специальной теории относительности (СТО) следуют новые пространственно-временные представления, такие, например, как относительность длин и промежутков времени, относительность одновременности событий.

Тот факт, что СТО представляет собой лишь первый шаг в необходимом развитии, стал ясен Эйнштейну после того, как он попытался представить в рамках этой теории и тяготение. Однако в дальнейшем он убедился в том, что в рамках СТО нет места для удовлетворительной теории тяготения.

И вот однажды, когда он ехал в лифте и задался вопросом, а что произойдёт, если лифт вдруг оборвётся, ему пришла в голову следующая мысль: "факт равенства инертной и весомой массы или, иначе, тот факт, что ускорение свободного падения не зависит от природы падающего вещества, допускает и иное выражение. Его можно выразить так: в поле тяготения (малой пространственной протяжённости) всё происходит так, как в пространстве без тяготения, если в нём вместо "инерциальной" системы отсчёта ввести систему ускоренную относительно неё" (См.: Там же.

С. 282).

Итак, физику в определённом смысле можно заменить геометрией, т.к. геометрия зависит от свойств окружающего нас пространства. Эйнштейн пришёл к тому выводу, что "скорость света всегда должна зависеть от координат, если присутствует гравитационное поле" (См.: Там же. - Т. 1. - С. 577).

Из общей теории относительности вытекало, что свойства пространства-времени в данной области определяются действующими в ней полями тяготения. При переходе к космическим масштабам геометрия пространства-времени может изменяться от одной области к другой в зависимости от концентрации масс в этих областях и их движения. И ещё: справедливости ради мы должны обратить внимание на тот существенный момент, что природа пространства в общей теории относительности является псевдо-римановой (Бернгард Риман был одним из тех выдающихся математиков, кто шёл вслед за Лобачевским. Он изменил пятый постулат таким образом, что через точку, лежащую вне прямой в одной с ней плоскости, нельзя провести ни одной прямой, параллельной данной. Это была неевклидовая геометрия так называемой положительной кривизны). Отметим также, что идея взаимосвязи геометрии и физики не была абсолютно новой, она высказывалась ещё в ранних сочинениях И. Канта и содержала своё слабое предвосхищение в трудах И.Г. Фихте, а также в книгах Аристотеля (См. об этом мои труды: Лукьянов А.В. Философия. Предвидение. Духовность. - Уфа, 1993; Проблема духовного "Я" в философии И.Г. Фихте. - Уфа: Изд-е Башкирск. ун-та, 1993; Философия Иоганна Готлиба Фихте (1762-1814). - Оренбург: Издат. центр ОГАО, 1997).

Философское значение теории относительности (как специальной, так и общей) состояло в том, что она существенным образом поколебала понятия абсолютного пространства и абсолютного времени, обнаружив тем самым несостоятельность субстанциальной трактовки пространства и времени как самостоятельных, независимых от материи форм бытия. Далее, сам Эйнштейн, отвечая на заданный ему вопрос о сути теории относительности, сказал: "Суть такова: раньше считали, что если каким-нибудь чудом все материальные вещи исчезли бы вдруг, то пространство и время остались бы. Согласно же теории относительности вместе с вещами исчезли бы пространство и время". Наконец, теория относительности "нанесла удар субъективистским, априористским трактовкам сущности пространства и времени, которые противоречили её выводам" (См.: Алексеев П.В., Панин А.В. Философия: Учебник для вузов. - М.: ТЕИС, 1996. - С. 335-336).

Отстаивая ту мысль, что теория относительности подтвердила понимание пространства и времени как коренных форм существования материи, нельзя думать, что она положила тем самым конец философским спорам об истолковании природы пространства и времени. Решив одни проблемы, теория относительности поставила другие. "Богатое разнообразие фактов в области атомных явлений, писали А. Эйнштейн и Л. Инфельд, - опять вынуждает нас изобретать новые физические понятия" (Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики //Собр. науч. трудов в 4-х т.: Т. IV. - М.: Наука, 1967. - С. 543). К обсуждению всех этих проблем мы теперь и переходим.

Глава шестая.

Представление о поле. Поле и вещество. Нильс Бор

и световые кванты. Принципы неопределённости и

дополнительности. Принцип соответствия. Проблема

интерпретации квантовой механики

Наука - это не обуза, не какое-то тяжкое бремя, которое можно взвалить на человеческий дух. Её ноша должна быть лёгкой, а бремя приятным (Ср.: Матф. 11, 30). Эйнштейн не распинал себя, как иной современный учёный; о нём можно было бы сказать, что его любили грации.

Но он не был декоратором в науке, не застревал на дальних подступах к ней, а напротив, преодолевая эти подступы, властвовал на умами миллионов с помощью именно того свободного научного искусства, дух которого жил во многих его произведениях. Сочинение "Эволюция физики", выполненное совместно с Л. Инфельдом, - не исключение. Эйнштейн стремится в этом произведении раскрыть те активные силы, которые вынуждают науку производить идеи, соответствующие реальности нашего мира.

Известно, что во второй половине XIX века в физику были введены новые и революционные идеи, которые открыли путь к новому философскому взгляду, отличному от механистического. Правда, тут следует заметить, что ещё раньше, в конце XVIII - начале XIX вв. философы высказали идеи, намного обогнавшие свою эпоху. Но их построения подчас носили сложный спекулятивный характер, были настолько запутанными, что никакое искусство читать лекции не могло их сделать понятными.

Однако необходимо учитывать и тот момент, что всякая популяризация знания, разумеется, имеет свои границы. Вместе с тем речь у нас идёт о том вдохновении, которое не в силах уничтожить никакая спекуляция. Вспомним слова Шиллера, обращённые к несчастному Дону Карлосу:

"Скажите принцу, чтоб и зрелым мужем

Былым мечтам он оставался верен,

Чтоб остерёгся гнилостного червя

Не допустил хвалёный высший разум

Проникнуть в сердце Божьего цветка.

Чтоб оставался твёрд, когда хулою

Обрушится ветшающая мудрость

На вдохновенье - дар высокий неба" (Цит. по: Шиллер Ф. Избранные произведения. В 2-х т.: Т. 1 /Пер. В. Левик. - М., 1959. - С. 523).

Именно это вдохновение руководило Фарадеем, Максвеллом и Герцем, которые выработали новые понятия, образовавшие новую картину мира. "Потребовалось большое научное воображение, чтобы уяснить себе, что не заряды и не частицы, а поле в пространстве между зарядами и частицами существенно для описания физических явлений" (См.: Эйнштейн А. Собр. науч. трудов. В 4-х т.: Т. IV. - С. 512). Понятие поля оказалось весьма удачным и привело к формулированию уравнений Максвелла, описывающих структуру электромагнитного поля.