Причина времени - Аксенов Геннадий Петрович (читать хорошую книгу полностью txt) 📗
Иногда кажется, что в общем строе “Начал” определение времени совсем не обязательно. Без определения, что такое масса или количество движения, обойтись решительно невозможно. Но зачем определять время? Разве недостаточно того “определения”, что дал Галилей: время – явление общепонятное, то есть нечто всем общее, что измеряется часами? И кстати, поначалу Ньютон напоминает читателям об этом общем мнении. “Время, пространство, место и движение составляют понятия общеизвестные”, – говорит он в самом начале своей книги. (См.: Ньютон, 1989, с. 29). Время и пространство, не имея никакого определения, напротив, сами собой определяют все остальные материальные процессы, если их выразить в формулах движения. Есть то, что определяется часами, но разве этого достаточно для отличия абсолютного и относительного движения? Если мы будем продолжать так считать, то потеряем ориентиры и уверенность в истинности механики. И, по видимости нарушая требование правила Оккама не умножать число сущностей, Ньютон тем не менее эту “лишнюю” сущность вводит.
Вероятное объяснение его нетривиального хода мысли кроется все же, думается, в самом характере, складе ума Ньютона, в его стремлении к единству знания о мире, более решительного соединении земного с небесным, чем у Галилея, того соединения, которого требовала его идея всемирного тяготения и универсальность законов движения. Если алгоритмы равномерного и равноускоренного движения, сформулированные Галилеем, не претендуют на такую всеобщность, если их универсализм относится только к двум видам движения предметов относительно других предметов – линейного равномерного и ускоренного, то законы движения Ньютона имеют именно всеобщность вселенскую. Они относятся к круговому движению самой Земли и других планет относительно Солнца. Следовательно, если Галилею требуется только каждый раз местное время и пространство, их крохотный участок, то Ньютон испытывает потребность в более широких горизонтах, так сказать.
У Галилея есть относительность движения тел во времени. Последнее идет равномерно в данном месте. В наличии там всегда и пространство, относительно которого движется любое тело на поверхности земли. Относительность же появляется, когда нам нужно сравнить движение двух тел в пространстве. Если на движущемся корабле есть движущееся тело, то надо принять корабль за неподвижный и относительно него рассчитывать траекторию нужного вам тела. Все просто.
У Ньютона вся эта простота рухнула. Он создает более сложный мир, и ощущает другую степень ответственности за него, поскольку открывает законы всеобщего сложного, составного движения. Его главная идея об одинаковом по характеру, вызванном одной и той же силой тяготения движении падающего на Земле камня движения Луны вокруг Земли упирается в новую пост -коперниканскую ситуацию в науке, в неодинаковый и непростой характер движения самой Земли, в ее нецентральное, подчиненное положение в солнечной системе. Галилеевский пример развивается. Вот идет моряк по палубе корабля, ветер несется относительно парусов корабля, корабль движется относительно Земли, Земля движется по своей орбите, причем разно по отношению к разным планетам и кометам. Где же истинное движение? Или истинный покой? Все находится в движении относительно всего и никакой точки отсчета. Но если в обыденной жизни, для потребностей житейских достаточно всяких видимостей, достаточно здравого смысла, подсказывающего, что можно каждый раз, как в примере Галилея, принимать одно тело покоящимся, другое движущимся, то есть достаточно приблизительного знания о течении времени и состоянии пространства, то в натуральной философии (это синоним физики) требуется знание точное. Следовательно, вместо того, чтобы раз навсегда решить центральную проблему динамики – различать абсолютное и относительное, необходимо построить правильную иерархию мира. Время и пространство надо сделать “более первыми”, определяющими понятиями. Следовательно, в них, внутри них есть понятие истинного математически точного, то есть абсолютного времени, абсолютного пространства, принадлежащего абсолютному движению, а уже от него следует вести отсчет движения относительного, и тогда мир обретет устойчивость и порядок относительно некоего центра.
Чтобы лучше различить абсолютное и относительное движения, надо видеть, говорит Ньютон, что прежде движения именно время с пространством разделяются сами по себе на некие абсолютное и относительное. Последнее из них познается человеческими чувствами, которые, конечно, ненадежны, отсюда возникают множество неправильных суждений, говорит Ньютон. Для устранения их Ньютон и ввел фактически еще один и главный фактор в наши рассуждения об этих принятых фундаментальными вещами – причину, природу времени и пространства, чтобы стал понятен принцип разделения движения и покоя на абсолютные и относительные, истинные и кажущиеся, математические и обыденные.
Вот отсюда, из представления о природе времени, возникло его знаменитое, сотни раз цитировавшееся, изученное вдоль и поперек определение. Прочтем его еще раз:
“I. Абсолютное, истинное, математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему протекает равномерно и иначе называется длительностью.
Относительное, кажущееся или обыденное время есть или точная или изменчивая, постигаемая чувствами, внешняя, совершаемая при посредстве какого-либо движения мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как-то: час, день, месяц, год.
II. Абсолютное пространство по самой своей сущности безотносительно к чему бы то ни было внешнему остается всегда одинаковым и неподвижным.
Относительное есть его мера или какая-либо ограниченная подвижная часть, которая определяется нашими чувствами по положению его относительно некоторых тел, и которое в обыденной жизни принимается за пространство неподвижное: так, например, протяжение пространства подземного, воздуха или надземного определяется по их положению относительно земли” (Ньютон, 1989, с. 30).
Первое, что бросается в глаза – вот эта необычная, никем ранее не употреблявшаяся двойственность определения, дихотомия. Никогда до него и никогда после него никто не делил время и пространство на два, одни совершенные и истинные и вторые – недоразвитые, несовершенные. Как будто действительно, одно принадлежит некоему небесному недостижимому миру совершенных сущностей и математически правильного и гармонического движения, а второе как будто является прерогативой земных бурных, хаотических, неправильных движений. Надо только сказать, что решающее место определения, латинское “in se & natura sua” (Newton, 1977) в английском каноническом переводе, возможно, передается, вероятно, более точно: “of itself, and from its own nature” (Newton, 1964, p. 17), чем в процитированном выше русском единственном пока переводе академика А.Н. Крылова: “само по себе и по самой своей сущности”. “Природу”, то есть место порождения, условие происхождения, легче ассоциировать с понятием “причина”, чем с ненаучной непостижимой “сущностью”. Ньютон впервые в науке и в резком отличии от Галилея с его местными пространством и временем вводит природу времени или источник их происхождения, которое наделяет время и пространство своими атрибутами.
Дихотомия означает, что Ньютон отделяет источник времени от реферирования времени, природу времени от процедуры ее измерения и эти два понятия впервые получили совсем разное освещение. Правильное разделение понятия на две составляющие позволили ему сохранить единство мира. Из раздвоения не следует вовсе, будто Ньютон решает, что в небесном мире заключена причина абсолютных времени и пространства, как ему до сих пор приписывают. Такое мнение было бы поспешным. Из всего его рассуждения следует совершенно определенно, что Ньютон не жалует, так сказать, и небесные тела и не считает их движения такими уж совершенными. Он тут же опровергает возможные обвинения в разделении вещественного мира на два. Нет, материальная вселенная всегда, везде и во всем остается единой: “Абсолютное время различается в астрономии от обыденного солнечного времени уравнением времени. Ибо естественные солнечные сутки, принимаемые обычно за равные для измерения времени, на самом деле между собою не равны. Это неравенство и исправляется астрономами, чтобы при измерениях движений небесных светил применять более правильное время. Возможно, что не существует [в природе] (вставка переводчика –Г.А.) такого равномерного движения, которым время могло бы измеряться с совершенною точностью. Все движения могут ускоряться или замедляться, течение же абсолютного времени измениться не может. Длительность или продолжительность существования вещей одна и та же, быстры ли движения (по которым измеряется время), медленны ли или их совсем нет, поэтому она надлежащим образом и отличается от своей доступным чувствам меры, будучи из нее выводимой при помощи астрономического уравнения. Необходимость этого уравнения обнаруживается как опытами с часами, снабженными маятниками, так и по затмениям спутников Юпитера”. (Ньютон, 1989, с 31). Иначе говоря, самые точные факты исчисления движения материальных объектов, в особенности тех, которые кладутся в основу счета и измерения времени: обращения Земли вокруг Солнца и ее собственного суточного вращения нет ни равномерности, ни пропорциональности. Ни одна из принятых и точно измеряемых единиц не делится на другую без остатка. Поэтому нет и истинного времени и той совершенной точности соотношения величин и фигур, которая достигается в геометрических пропорциях.
