Причина времени - Аксенов Геннадий Петрович (читать хорошую книгу полностью txt) 📗
А что же есть время? Только наши ощущения, утверждает Мах. Это логическая абстракция от усреднения движения множества тел вокруг нас, от взаимной зависимости вещей. Поскольку каждая из них описывается разным количеством уравнений, то возникают впечатления о прошлом и о направлении времени вообще. Направление есть сравнение наших воспоминаний с содержанием поля наших представлений. Поскольку тела неравномерно и не одинаково меняются, то возникает представление, которое мы называем необратимостью. А на самом деле ее нет. Так что время – видимость.
И далее Мах обращается к тому почти единственному примеру абсолютного движения, которое есть в арсенале у Ньютона – к его знаменитому сосуду с водой. Утверждать, что центробежное движение воды, возникающее от закрученной веревки, – абсолютное движение, как это полагает Ньютон, неверно. Это иллюзия. Не будь определенного положения Земли, относительно чего мы считаем его независимым, абсолютным, – будет сфера неподвижных звезд и ничего не изменится. “Для меня существует только относительные движения и я не могу здесь допустить какую-нибудь разницу между движением вращения и поступательным. Если тело вращается относительно неба неподвижных звезд, то развиваются центробежные силы, а если оно вращается относительно какого-нибудь другого тела, а не относительно неба неподвижных звезд, то таких центробежных сил нет. Я ничего не имею против того, чтобы первое вращение называли абсолютным, если только не забывали, что это означает ничто иное как относительное вращение относительно неба неподвижных звезд. Можем ли мы удержать неподвижным сосуд с водой Ньютона, заставить вращаться небо неподвижных звезд и тогда доказать отсутствие центробежных сил?” (Мах, 1909, с.199).
Некоторые предполагают, что эти слова попались на глаза Альберту Эйнштейну и были для него искрой, импульсом к созданию теории относительности. (Веселовский, 1959). Конечно, это весьма правдоподобно. Книга Маха была широко известна. Она издавалась на всех европейских языках. С 1883 года, когда появилось первое издание и по 1907 год только по-немецки она вышла шесть раз и уж конечно, вращалась на всех физических кафедрах всех немецко-говорящих стран, то есть как раз во время учебы и становления Эйнштейна. Так что он не мог ее не знать. Относительность носилась в воздухе. Кто-то должен был сделать решающий шаг и отбросить абсолютное время Ньютона окончательно, потому что наступил момент платить по счетам договора, согласно которому за абсолют молчаливо принимали сначала просто пространство и время бесконечной Вселенной, а затем ее среду – мировой эфир. Но опыт Майкельсона предъявил счет к оплате.
Гендрик Лоренц был последним, кто полагал, что еще можно обойтись векселями, облигациями или иными формами отсрочки платежей. Он ввел “растяжение секунд” и “сокращение сантиметров” при переходе от одной системы отсчета к другой. Но призывал помнить, что это условность, что в самой действительности время идет ненарушимо.
Если мы видим вдали от себя предмет в уменьшенном согласно перспективе виде, например, идущего вдали от нас маленького человечка, мы обычно не собираемся доказывать, что он примерно того же роста, что и мы. Но если начать доказывать, тогда необходимо решить, есть ли абсолютный, общий масштаб для перехода от одного места к другому, или нет. Этот второй путь доказательств избрал Эйнштейн и родилась теория относительности. Иначе говоря, в отличие от Лоренца он посчитал, что никакого общего времени в физической окружающей действительности нет. Но теория его никогда не возникла бы на такого рода рассуждениях как рассуждения Маха, потому что они все еще слова и требование того завертеть вокруг ведерка небо неподвижных звезд есть умозрительный опыт. Но вот есть реальный и твердый эксперимент с измерением скорости света относительно других скоростей и направлений движения и опыт ясно показывает, что скорость света постоянна. Эфира – нет, следовательно, без него нет и абсолютных времени, пространства, движения, покоя. Есть только процедура перехода от одной системы к другой. Как проверить рост идущего вдали человека? Надо разработать процедуру сравнения, которой пока нет, потому что мы интуитивно считаем все масштабы сопоставимыми, а время – текущим одновременно для всех тел.
Опыт Майкельсона-Морли и был тем дополнительным козырем в игре, позволившему Эйнштейну вступить, как он думал, в прямую конфронтацию с Ньютоном. Однако согласно библейскому примеру, открыв рот, чтобы осудить ньютонову механику, он неожиданно благословил ее. Вернее сказать, думая, что отрицает, он ее подтвердил. Заявив, что нет абсолютного времени, что нет одновременности для двух любых систем, он не замечаемо для себя только присоединился к Ньютону, для которого внешние тела тоже не имеют времени, а стал отрицать, преодолевать классическое, эйлеровское, материалистическое истолкование времени, которое резко отличается от ньютоновского.
Повторим еще раз многократно цитировавшиеся те два знаменитых принципа, на которых зиждется теория относительности и вообще вся идеология релятивистской физики двадцатого века. Второй из них – уже упоминавшийся принцип предела скорости света, который и есть настоящий капитал Эйнштейна. Твердо установленный физический факт он превращает в универсальный и более того, в тот самый отвергаемый им для классической теории абсолютный, то есть в независимый ни от какого собственного движения испускающего свет источника. На его основе Эйнштейн предложил придать такие же твердые реальные основания, обналичить физический смысл условного договора об относительности. Это не условность, заявляет он, а действительность. И он ее “устанавливает” формулировкой, уточняющей, отбрасывающей всякие недоговоренности: “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 относятся”. (Эйнштейн, 1965, с. 10). Нельзя не видеть, что принцип относительности в редакции Эйнштейна сформулирован так, чтобы быть полностью противоположным положению Ньютона об абсолютном движении. Автор не заметил только, что у Ньютона одна из двух систем – не физическая, другой природы, и потому они не равноценны, движение в одной истинно, а в другой – приблизительное, кажущееся. Эйнштейн же говорит о состояниях двух физических систем, и потому не опровергает Ньютона, а подтверждает его идею. В этой тонкости весь смысл.
Для сравнения их теорий надо учесть эту тонкость и естественное развитие строгости языка, произошедшее за два с лишним века. Так, вместо “тела”, употребляющегося Ньютоном, стали говорить “физическая система”, то есть неодушевленное тело; вместо “положения тела” стали употреблять введенное как раз Эйлером “состояние системы”; вместо воображаемых “кораблей” – декартовскую систему координат, фиксирующую положение материальной точки в трехмерном пространстве данной координатной системы отсчета. Но физический смысл от этих уточнений не изменился и во избежание недоразумений следует еще раз процитировать точную формулировку Ньютона, корреспондирующуюся с принципом относительности: “Причины происходящего, которыми различаются истинные и кажущиеся движения, суть те силы, которые надо к телам приложить, чтобы произвести эти движения. Истинное абсолютное движение не может ни произойти, ни измениться иначе, как от действия сил, приложенных непосредственно к самому движущемуся телу, тогда как относительное движение тела может быть произведено и изменено без приложения сил к этому телу; достаточно, чтобы силы были приложены к тем телам, по отношению к которым это движение определяется”. (Ньютон, 1989, с. 34).
Итак, Эйнштейн: нет абсолютной точки отсчета и законы движения не меняются от их переноса от одной системы к другой. Связываются две относительные системы тем не менее чем-то, что имеет абсолютный и точный смысл – движением света.
Ньютон: мы не узнаем, какая система ускорилась, к какой была приложена сила, потому что без абсолютной системы отсчета нечем отличить движение их относительно друг друга. Что именно представляет собой абсолют, в данном случае неважно, надо только знать, что относительное – очень неточно. Поэтому идущее для нас время и существующее вокруг нас пространство – абсолютная, но не механическая система отсчета. А во внешних вещах движение (как и время, и пространство, и покой) – относительны.
