Тайны пространства и времени - Комаров Виктор Ноевич (читаем книги онлайн бесплатно TXT) 📗
Современная физика утверждает, что самой большой скоростью передачи физических взаимодействий или движения материальных объектов нашей Вселенной является скорость света в пустоте, равная 300 тысячам километров в секунду. Аристотель же не признавал существования реальных бесконечностей.
«Бесконечность не следует понимать как определенный предмет, – разъяснял он своим ученикам, – как человек или дом, а в том смысле, как, скажем, день или состязание, которые все время находятся в возникновении и уничтожении. Бесконечность – то, что не может быть пройдено. Это процесс, который все время приводит к новому и новому… В самой природе нет бесконечного».
Это означало, что в нарисованной им картине мира бесконечно удаленные небесные тела не могут существовать, да еще нестись с бесконечно большими скоростями. Мир Аристотеля – заведомо конечный мир. Конечной осталась Вселенная и в гелиоцентрической системе Коперника – и у него мир ограничен «сферой неподвижных звезд». Ведь Коперник считал Солнце не только центром нашей планетной семьи, но и центром мироздания, а все небесные светила обращающимися вокруг него. И Аристотель, и Птолемей, и Коперник считали вывод о конечности Вселенной неопровержимым.
Однако дальнейшее развитие астрономии и физики убедительно продемонстрировало, что выводы наук о природе никогда нельзя считать абсолютными и окончательными. И опыт изучения геометрических свойств нашего мира – блестящий тому пример. За сотни лет, отделяющих нас от эпохи Коперника, представления о конечности или бесконечности Вселенной менялись не однажды и притом самым кардинальным образом. История этих изменений вполне способна соперничать с захватывающим детективным романом.
Первым, кто усомнился в непреложности вывода о конечности мира, был великий итальянский мыслитель Джордано Бруно. Вселенная не имеет предела и края, но безмерна и бесконечна, писал он в своих знаменитых «Диалогах».
Правда, идеи Бруно не опирались на какие-либо физические или астрономические данные – они явились плодом чисто философских размышлений. В безграничности Вселенной Бруно видел возможность освобождения человеческого духа от всяческих запретов, сковывавших свободную мысль в мрачную эпоху средневековья. Для Бруно все подобные запреты невольно отождествлялись с «небесной твердью»…
– писал Бруно в одном из своих сонетов.
Естественно-научное обоснование идеи Бруно получили лишь спустя почти столетие, когда великий английский физик Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения. Вселенная представлялась Ньютону пустым «вместилищем», где «плавают» притягивающие друг друга небесные тела. При этом из открытого им закона всемирного тяготения следовало, что любая конечная система материальных тел в результате взаимного притяжения должна рано или поздно собраться к одному общему центру. Однако ничего похожего в природе не наблюдается. Следовательно, общее число небесных тел во Вселенной должно быть бесконечно велико! А так как бесчисленное множество небесных светил может «поместиться» лишь в неограниченном пространстве, то Вселенная, по Ньютону, должна быть бесконечной.
Казалось, вопрос о геометрии мира наконец-то был решен – окончательно и бесповоротно.
– восторженно возглашала эпиграмма того времени.
Однако и на этот раз ясность оказалась обманчивой, а положение вещей куда более сложным, чем представлялось современникам и последователям великого основателя классической механики.
В 1905 году в журнале «Анналы физики» появилось несколько статей тогда никому еще не известного технического эксперта патентного бюро в Берне Альберта Эйнштейна. В этих статьях была изложена разработанная им специальная теория относительности (СТО) – теория, ознаменовавшая собой величайший революционный переворот не только в физике, но и в естествознании вообще. Новая теория не только позволяла рассчитывать явления, происходящие при очень высоких скоростях, близких к скорости света, она обосновала принципиально новый взгляд на мир, коренным образом отличающийся от представлений классической физики.
А еще через 11 лет последовало продолжение. На страницах того же самого журнала «Анналы физики» была напечатана новая работа Эйнштейна «Общая теория относительности». Всего 50 страничек! Но этот труд оказался вершиной научной мысли первой половины XX столетия. В этом исследовании были изложены совершенно новые, непривычные представления о пространстве, времени и тяготении…
Вспомним вывод общей теории относительности о том, что пространство и время – это только формы существования материи, что пространство и время материя «создает» сама: нет материи – нет ни пространства, ни времени. В советские времена в устах некоторых наших философов этот вывод стал своеобразной расхожей формулой, точнее лозунгом, который они автоматически повторяли как некое философское заклинание, в которое уже не вкладывалось никакого конкретного физического содержания. Впрочем, для философов, о которых идет речь, это не имело никакого значения и было совсем не важно. Гораздо важнее для них были слова, с помощью которых можно было держать в духовном подчинении физиков.
Но как бы там ни было, связь между материей, пространством и временем заключается не только в том, что материя существует в пространстве и во времени и создает их сама, но и в том, что любое тело, существующее в пространстве, определяет его геометрические свойства. Образно говоря, любая масса искривляет пространство вблизи себя. И тем сильнее, чем больше величина этой массы. И поскольку Вселенная заполнена звездами, галактиками, планетами и туманностями, мы обитаем в искривленном мире. В мире, где лучи света распространяются не по прямым, а по «изогнутым» линиям. Таким образом, геометрические свойства Вселенной непосредственно зависят от распределения масс.
Этот вывод теории получил блестящее экспериментальное подтверждение: во время одного из полных солнечных затмений было зарегистрировано искривление световых лучей более далекой чем Солнце звезды под действием притяжения нашего дневного светила.
Соответствующие уравнения, описывающие свойства гравитационного поля, были выведены Эйнштейном и независимо от него знаменитым геттингенским математиком Д. Гильбертом. Эти уравнения и позволили построить картину Вселенной, коренным образом отличающуюся от картины, вытекавшей из классической физики Ньютона…
Правда, в повседневной жизни люди никакого искривления пространства не замечают. Но только потому, что сталкиваются со сравнительно небольшими массами и незначительными расстояниями. Однако в космических масштабах и гигантских скоплениях вещества искривленность пространства весьма существенна и имеет непосредственное отношение к конечности или бесконечности Вселенной.
