Аструс: Новая физика. Физика веры

По мнению Ньютона: «Абсолютное пространство по самой своей сущности безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным. 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» [11].

При этом не стоит забывать, что Ньютон писал также об относительном пространстве и относительном времени, о которых мы почему-то не вспоминаем. Определения «абсолютное» и «относительное» Ньютон применил и к таким понятиям, как движение, покой, место. С его точки зрения, абсолютное и относительное – это разные миры. Абсолютное свойственно миру нематериальной природы, относительное – вещам материального мира.

Указание на нематериальную природу абсолютных явлений – проявление ньютоновской дихотомии («дихотомия» – «раздвоенность»). Причиной времени и пространства по Ньютону является Бог.

Природа абсолютного времени и пространства имеет отношение только к абсолютному миру. Абсолютный мир – вечен и совершенен, он не подвержен тлению и трению, там существуют другие законы, не подвластные механическим закономерностям. Это прерогатива Бога.

А применяемое в механике время есть артефакт, оно, как и пространство, имеет другую природу, нежели явления внешнего мира. И Ньютон предписывает законы движения только относительному, несовершенному миру, обладающему трением, инерцией, тяготением и другими свойствами.

Вопрос лишь в том, как отличить абсолютное движение от относительного. Прямолинейное движение есть движение относительное. Для формулы не имеет значения, что относительно чего движется. Что находится в покое, зависит только от выбора системы отсчета. Поэтому скорости можно складывать и вычитать, принимая одно тело за покоящееся, другое – за движущееся прямолинейно.

Иное дело вращательное движение. По Ньютону, вращательное движение приближается к абсолютному и не может иметь таких же характеристик, как движение прямолинейное [12].

С вращательным движением все не так просто. Никаких проблем не возникает только в случае вращения точки. Но если вращается шар, то появляются отличия между движениями его центра, оси и любой другой точки.

А вокруг, куда ни глянь, везде вращательное движение. Вращается все, начиная от атома и кончая самой Вселенной.

Выход из положения нашел Л. Эйлер, разработав упрощенный подход. Он предложил принимать любой объект, даже планеты, за точку. Благодаря простоте решения Эйлер описал огромное количество типов движений, и с этого началось триумфальное шествие механики.

И небесная механика, в которой движущиеся по орбитам планеты приняты за точки, оказалась достаточно эффективной.

Правда, при этом пришлось пожертвовать кое-чем, в частности, принять условия, что пространство однородное, гладкое, бесструктурное, безразличное к переносам, поворотам и смещениям, а время – не имеющее направления, без различения прошлого, настоящего и будущего. Из всех свойств, которые присущи времени, используется только одно – длительность, а из всех свойств пространства – протяженность.

В общем, начиная с эпохи античности и почти до XIX века, развитие представлений о пространстве происходило в рамках его интерпретации как объективной характеристики мира. Существенным моментом было то, что эти представления развивались исключительно в рамках евклидовой геометрии, которая даже не ставилась под сомнение.

Неевклидово пространство

Новое представление о пространстве возникло в XIX веке, когда по результатам работ Н. И. Лобачевского, Я. Бойяи, К. Ф. Гаусса стало ясно, что геометрия Евклида не является единственно возможной. Лобачевский первым обнаружил искривление пространства и установил, что геометрия пространства зависит от сил и масс, с которыми тесно связано время.

Словом, создатели неевклидовой геометрии установили наличие прямой связи между геометрией пространства и наблюдаемыми физическими явлениями. В этом аспекте всех превзошел молодой английский математик и философ Уильям Клиффорд (1845–1879), соотечественник и современник Дж. К. Максвелла. Впитавший в себя идеи геометрии Лобачевского, он пришел к выводу, что пространство, в котором обитает человек, материально, и его геометрия в той или иной локальной области предопределяет физические свойства этой области.

Клиффорд утверждал, что в физическом мире не происходит ничего, кроме изменения кривизны пространства, а материя представляет собой сгустки пространства – своеобразные холмы на фоне плоского пространства. В 1876 году Клиффорд опубликовал работу с весьма неожиданным для того времени названием – «О пространственной теории материи». Он писал: «Вариация кривизны пространства отражает то, что действительно происходит при явлении, которое мы называем движением материи, эфирной или телесной. В реальном физическом мире не происходит ничего, кроме этих вариаций, вероятно, удовлетворяющих закону непрерывности» [13].

Пространство Эйнштейна