Александр Никонов
Квантовая механика и парадоксы сознания
© Никонов А. П., текст
© ООО «Издательство АСТ»
От автора. С надеждой на понимание
Вы держите в руках заключительную книгу трилогии. Трилогии, впрочем, весьма формальной, все три книги вполне самостоятельны и связаны между собой только наукой, тайнами и некоторыми героями. Первая книга – «Невозможное в науке» является научно-популярным детективом и посвящена попытке раскрыть некоторые таинственные явления, которые до сей поры научной разгадки не имели. Вторая книга – «Антинаучная физика» родилась в процессе размышления над природой сознания и стала сборником необъяснимых случаев, к которым наука вообще не подступала и даже само их существование отрицает. Между тем количество наблюдавших эти странные явления и ставших свидетелями необъяснимых происшествий слишком велико, чтобы от них просто отмахнуться. Поэтому в данной книге автор не только использует подходящие свидетельства, но и вольно применяет к этим происшествиям способ, который наука когда-то применила к изучению феномена шаровой молнии: если уж нельзя изучать саму шаровую молнию (в силу ее редкости и невозможности воспроизведения в лаборатории), будем изучать свидетельские показания о ней, чтобы набрать статистику. Если показания свидетелей о размерах, светимости, долгоживучести и других характеристиках шаровой молнии лягут на кривую нормального распределения, значит, мы имеем дело с природным явлением… Эх, вот бы кто-нибудь когда-нибудь всерьез принял этот подход к тем явлениям, которые я поэтично назвал «разрывами в самой ткани реальности»!
Дарю науке идею!
Ну, а мы с вами приступим к освоению нового материла.
«Сознание – это иллюзия реальности. А реальность – это иллюзия сознания».
Будда Шакьямуни, лично автору
«Нет ничего более интуитивно понятного и более непонятного при ближайшем рассмотрении, чем физическая реальность. Потому что она целиком располагается в сознании, а сознание находится в ней».
Александр Никонов, лично Будде
Потеря мира. Вместо пролога
Долго думал, с чего начать книгу на столь сложную, но дико интересную тему – про кванты. Начну, пожалуй, вот с чего…
Как-то один знакомый психотерапевт за чашкой чая бросил загадочную фразу о том, что человек может быть «разотождествлен со своими чувствами». Я тогда просто отмахнулся от этой фразы: ну, как такое может быть? Как можно не чувствовать чувства, если они есть? Абсурд! Вечно эти «мозгоправы» что-нибудь придумают, чтобы брать по 100 долларов в час с несчастных граждан. Ну, как это вообще возможно – не ощущать собственных чувств и эмоций?
Но потом узнал, что такое действительно бывает. Проводились следующие эксперименты: человека погружали в гипнотический сон, внушали ему какую-нибудь страшную ситуацию, чтобы он испытал сильный испуг, например, что за ним гонится медведь. И человек дико пугался. А потом щелчком пальцев его из состояния транса выводили.
– Как вы себя чувствуете? – спрашивает гипнотизер.
– Нормально, – говорит человек. А самого трясет от страха, сердце колотится, зрачки огромные, лицо белое как мел.
«Нормально» он себя чувствовал, потому что сидел в кабинете, где бояться было нечего. Тихий свет, удобное кресло… Но его тело находилось в состоянии стресса благодаря выброшенным в кровь гормонам.
То есть тело боялось, а человек свой страх не осознавал. Такое, кстати, бывает не только после гипноза, но и «наяву»: когда человека гложет чувство вины или страха, а мозг от этого чувства отказался, чтобы не страдать, и его не осознает. Но тело-то продолжает работать в форсажном режиме, постепенно «перегорая» и нарабатывая соматические проблемы. Задача психотерапевта в данном случае – воссоединить человека с его чувством, помочь осознать его, пережить, выработать и идти дальше, чтобы начался процесс самовосстановления организма, уже поврежденного и накопившего дисфункции из-за перманентного стресса.
Это очень тонкий момент, между прочим. Трудный. Я имею в виду не сам процесс работы психотерапевта по воссоединению тела и разума, а то, что для общего понимания ситуации этот момент довольно сложен. Философски непрост. Как и квантовая механика, кстати.
Смотрите. Вот пошла телесная реакция: впрыснут в кровоток целый коктейль веществ, которые должны реализовать в сознании страх, для чего они и предназначены. И тело показывает все признаки страха: кровь отливает от кожных покровов, зрачки расширяются, мышцы находятся в тонусе. А сам человек страха на испытывает. Между телом и сознанием образовался разрыв. Расшунтировало.
Так иногда человек не чувствует даже боли. Есть серьезное ранение, сигнал идет, а сознание боли не ощущает.
А бывает наоборот, человек чувствует, что нога болит, а болеть нечему: нога ампутирована. Это называется фантомная боль.
Почему материальные сигналы есть, а в реальности человек боли и страха не испытывает, или обратная ситуация: материального сигнала нет, а боль чувствуется? И что такое в данном случае «реальность»? Какая реальность более реальна – внешняя или внутренняя?
Что в данном случае реальность – испытываемое сознанием ощущение или материальные компоненты сигнала (гормоны, электрические импульсы, бегущие по нервам)?
Мы за триста лет существования науки настолько привыкли к так называемой объективности мира и эфемерности сознания, его обманчивости и иллюзорности, что нам легче признать реальными «твердые предметы», чем собственные ощущения. Ощущения могут обманывать, мозг может галлюцинировать, а табуретка – она и есть табуретка. Твердая и никуда не денется.
Но ведь иных инструментов восприятия твердого мира, кроме наших ощущений, у сознания нет. Как верно заметил однажды великий француз Рене Декарт, «я мыслю, следовательно, я существую. Только это по-настоящему проверяемо. Мыслю – существую. А если не мыслю – некому и существовать. То есть проверяемое существование всегда персонально. А значит, необъективно, ведь персоналия – это субъект, по определению склонный к иллюзиям.
Кстати, а что значит «существует»?
И еще вопрос: а иллюзия существует?
Существовать – значит иметь свойства и через них как-то проявлять себя в этом мире, что понятно. Но в чьих глазах? И если нет ничьих глаз, если нет наблюдателя, как установить, существует ли предмет или мир вообще? И кто будет это устанавливать?
Еще хотелось бы выяснить, бывает ли «объективная иллюзия» или это оксюморон?
Существует ряд оптических иллюзий, которые любят приводить авторы популярных книжек по физике. С одной стороны, это и вправду иллюзии, то есть чистая кажимость, с другой, они кажутся всем людях, а стало быть, их вполне можно назвать «объективными иллюзиями». Самые известные и ходовые примеры – ниже.
Рис. 1
Рис. 2
При взгляде на вторую картинку кажется, что клетки А и В разного оттенка. На самом деле оттенок серого у этих клеток совершенно одинаков. Но иллюзия сильнейшая, потому что мозг достраивает реальность по своим представлениям о ней, используя и комбинируя прежние знания о том, что:
• шахматные клетки равномерно чередуются,
• они разные по цвету,
• тень должна затемнять.
При взгляде же на первую картинку кажется, будто нижний отрезок длиннее верхнего. Но если мы возьмем твердую честную линейку и измерим оба отрезка, то убедимся в их равной длине. Ура! Наука восторжествовала над несовершенством наших чувств!
Но ведь убедиться в равной длине отрезков при взгляде на линейку нам тоже помогли наши чувства! Никакого другого инструмента, кроме чувств, у нашего сознания для познания мира нет. Мы живем в мире чувств и ощущений. Для нас только этот иллюзорный мир и реален. Ничего другого для нас нет, мы ведь видим не внешний мир, а только его восприятие нашими органами чувств, и каков мир «на самом деле», мы не знаем. Мы даже не знаем, есть ли он, можем только предполагать, постулировать его наличие, строго говоря. Единственное, в чем мы твердо можем удостовериться, так это в наличии собственных ощущений и мыслей. Как наш друг Декарт.
Тем не менее на тонкие вопросы ощущений наука до начала XX века не обращала внимания, беззаботно отмахиваясь от них. К чему вся эта бессмысленная схоластика и пустое философствование, если вот он, реальный мир вокруг нас?! Упадешь – набьешь шишку, так тебе и надо! Уравнения Ньютона прекрасно работают, угол падения равен углу отражения, Земля притягивает, чего еще желать?
И только в XX веке физики начали «чесать репу», а президент Лондонского общества физиков Артур Эддингтон после всех триумфальных успехов квантовой науки начала прошлого века признал, что единственное, что мы действительно знаем об окружающей реальности, состоит в том, что часть ее обладает сознанием; да и то знаем это лишь потому, что непосредственно осознаем свое сознание.
Но что это вообще за вопрос такой дурацкий – «существует ли реальность»? Да вот она – вокруг нас, шишки набивает! И что такое реальность, каждому школьнику прекрасно известно. Материя! Отсюда и материализм. Вон дедушка Ленин учил пионеров, что «материя есть объективная реальность, данная нам в ощущении»[1]. Я лично это со школьной скамьи помню, ночью подними…
Но обратите внимание, что ведь и в этом классическом и вполне материалистическом определении вдруг неожиданно вылезают ощущения. И, чтобы избавиться от этого «идеализма», материалистическая философия расставила приоритеты: материя первична, а сознание – продукт сложно организованной материи, и оно вторично, оно возникло в результате эволюции. Нормально. Правда, догмат о вторичности – чисто религиозный и ниоткуда не вытекающий, но он настолько вошел в плоть и кровь современной науки и западной цивилизации, что нами даже не замечается. А ведь это – чистой воды аксиоматика, то есть недоказуемое предположение, принимаемое на веру, как и само существование мира за пределами нашего сознания.
Но, в общем, это работает. Точнее, работало до поры до времени…
Как я уже сказал, до начала XX века физика изучала мир в отрыве от сознания. То есть в изучаемом наукой мире сознания как бы не было, оно было словно «вне мира» и как раз занималось постижением мира. При этом оставалось неясным, является ли сознание частью мира, а значит, вносит ли помеху в его изучение. Примерно, как электрическое сопротивление амперметра, вносящее собой помеху в измерение электрического тока (амперметр ведь не меряет силу тока в изучаемой цепи, он меряет силу тока в цепи с амперметром). С одной стороны, разумеется, сознание – это часть мира, а как иначе! С другой, философия говорила: есть материальный мир, а есть мир идеальный – это мир наших мыслей, и он совершенно нематериален.
Я до сих пор помню ту страницу из учебника марксистской философии, где говорилось про критику разных оппортунистических философий. Там премудрые марксисты, сами будучи материалистами, критиковали в том числе так называемых вульгарных материалистов, которые уверяли, будто «мысль материальна». Кстати, эту наиглупейшую фразу, которую я взял в кавычки, до сих пор часто приходится слышать от экзальтированных и особо духовных барышень, склонных к эзотерике. Они являются любителями восточных практик, верят в бога и при этом самым парадоксальным образом повторяют чушь самых примитивных материалистов про материальность мысли!..
Идею о том, что мысль материальна, отважные марксистско-ленинские философы разбивали простейшим аргументом:
– Мысль, хоть и продукт человеческого тела, не материальна, ведь ее нельзя собрать в пробирку, как желчь, также выделяемую телом.
Логично, что ж…
Получалось следующее: есть мир материи и есть наш внутренний мир мыслей и ощущений. «Однако, материя первична, не забывайте!» – строго поднимали вверх палец марксисты. А тех, кто про это забывал, сбрасывали с колоколен.
Физики такого не допускали! Они своих оппонентов с высоты не кидали, но, правда, и философией в массе своей не сильно увлекались за некоторым небольшим исключением, о котором мы еще поговорим. А остальным вполне хватало математики.
Но в XX веке на арену вышла квантовая механика и за ручку вывела на сцену общественного внимания те самые коварные вопросы, которые раньше скромно стояли за занавесом. И главными из них оказались вопросы реальности и сознания. Наконец-то физика, изучающая мир, вплотную столкнулась с сознанием, ранее не замечаемым, хотя и бывшем у всех на виду, ведь именно оно, сознание, и изучало мир, вмещая его в себя. Но при этом притворялось, что его как бы нет и мир нужно изучать «объективно», без учета субъективности, присущей сознанию. И вот теперь сознание само стало фактором, в который физика уперлась.
Это было своего рода мировоззренческой катастрофой. Недаром тьма-тьмущая великих физиков XX века, столкнувшись с проблемой интерпретации квантовой механики, то есть желая понять ее физический смысл, ударилась в мистицизм и изучение восточной философии. И какие это были физики! Столпы науки! Настоящие титаны, творившие науку о квантах: Бор, Гейзенберг, Планк, Паули, Йордан, Дирак, Борн, Эверетт, Шрёдингер и даже Эйнштейн – все они морщили лбы, пытаясь понять, что же они такое сотворили и насколько изменился в глазах ученых сам вопрос о существовании физической реальности.
Вот, например, что пишут российские публикаторы, представляя нашему читателю одну из философских работ Шрёдингера: «Существенно то, что все создатели квантовой механики, в том числе и Э. Шрёдингер, наряду с естественнонаучными исследованиями, вынуждены были размышлять над философскими проблемами, поставленными новой физикой… естественнонаучная проблематика привела их к переосмыслению фундаментальных философских понятий, таких, как «реальность», «мир», «действительность», «сознание», «познающий субъект», «нравственный закон» и др.»[2].
На этом, пожалуй, можно было бы и закончить пролог, но, поскольку в нем я припомнил свои школьные годы и дедушку Ленина, с него я, пожалуй, и начну первую часть книги. Воздадим должное старику, его гопническим повадкам в философии и его неистовой материалистической нетерпимости. В конце концов, я родился и вырос в те годы, когда любой диплом и любую диссертацию нужно было начинать с цитат из основоположников, будь они неладны, с отсылок к очередному съезду партии, работам Ленина и прочей мерзости.
Тряхну стариной! Главное, чтобы старина не отвалилась…
Часть 1. Ледокол реальности
Будто бы на ниточке, навитой на гвозде,
Ползает планета по небесной борозде
В сумрачном безмолвии,
в холодной беспредельной пустоте.
А. Иващенко, Г. Васильев
Глава 1
Ленин и квантовая механика
Интересно, что открытие радиоактивности и электрона, рождение квантовой механики и теории относительности пришлись на эпоху становления Ильича нашего, Ульянова-Ленина. Вот тут бы мне и привести какую-нибудь цитату Ленина о квантовой механике, но в голову приходит только его изречение про электрон, который, с точки зрения всезнающего дедушки, «также неисчерпаем, как и атом».[3]
Критикуя всякие буржуазные и потому весьма реакционные и вредные для пролетариата теории (у рабочего человека от них может голова сломаться), неистовый Ильич на голубом глазу полагал, будто существует объективная истина, и один только этот догмат безошибочно относит весь марксизм-ленинизм к религии и выносит за рамки науки. Наука ведь не ищет истину, она строит модели – такова философия современной научной мысли. И, кстати, это понимание сложилось только после появления эйнштейновской относительности и оформления квантовой механики, а до того физики вообще и Эйнштейн, в частности, искали именно Истину и веровали в нее. Эйнштейн так до конца и не согласился с завершенностью квантовой механики и эфемерностью физической реальности и упорно продолжал искать твердую Истину, забыв, что все относительно.
Впрочем, в философию мы особо углубляться не станем, и вождя мирового пролетариата я упомянул здесь только вот по какой причине…
Поскольку речь у нас в книге пойдет о сознании, я бы хотел обратить внимание почтенной публики на следующий интересный момент: мало кто знает, но в физике мысленные эксперименты порой могут играть роль не меньшую, а иногда и большую, чем эксперименты лабораторные, осуществленные в железе. Мы с этим парадоксом на примере великих мысленных экспериментов (в том числе придуманных автором этой книги) еще столкнемся не раз в дальнейшем, а пока расскажу об одном великом мысленном эксперименте физика Эрнста Маха. Того самого Маха, именем которого названа безразмерная величина скорости в гидродинамике и газодинамике (т. н. «число Маха»). Того самого Маха, философия которого настолько возмутила Ленина, что подвигла написать работу, которую в мое время изучали в школе на уроках обществоведения. Ее давали школьникам, поскольку сия работа считалась знаковой в коммунистической философии, и называлась она «Материализм и эмпириокритицизм. Критические заметки об одной реакционной философии».
Эмпириокритицизм – это второе название махизма. Соответственно, в своей работе дедушка Ленин бесстрашно бичевал Маха и его философию. Мах был известным физиком и членом Венской императорской академии наук. Ленин был неудавшимся юристом, физикой никогда не занимался, но решил старого физика поучить. И зря. Потому что Мах был совсем не прост! Именно идеи Маха побудили Эйнштейна создать две свои теории относительности – специальную и общую, о чем мало кто знает. Причем, создавая общую теорию относительности, Эйнштейн даже написал Маху письмо о том, что его, Маха, принципы непременно восторжествуют в новой теории Эйнштейна. Потому что именно Мах впервые отказался от ньютоновского пространственного абсолютизма и принял принцип релятивизма (относительности).
За что же невзлюбил Ленин Маха? Ведь Мах был вполне себе рационалистом и позитивистом, то есть считал, что знание должно быть эмпирическим, а мир надо изучать экспериментально, да физик и не мог не быть позитивистом! Правда, он говорил и о важности мысленного эксперимента. А вообще взгляды Маха, так взбесившие Ленина и весь мировой пролетариат, были реакцией великого физика на кризис в физике, постепенно сложившийся к концу XIX века.
Однако нефизик Ленин специально в 1908 году приехал в Лондон, чтобы расправиться с Махом путем написания своего философского труда. И наскоро расправился, используя такие сильные аргументы и выражения, как «безмозглая философия Маха», «нелепая и реакционная теория», «учено-философская тарабарщина», «профессорская галиматья», «претенциозный вздор» и т. п. Резкий был мужик!
Лезть в ленинскую философскую скучищу, слегка разбавленную ругательствами, мы не будем, поскольку книжка наша посвящена не столько философии, сколько физике и вообще мы приличные люди. Поэтому, наступив на Ленина, поговорим далее про Маха и его мысленный опыт, мощно качнувший физику того времени и давший Эйнштейну путеводный пинок к научному бессмертию, а Ленину в итоге – повод для пролетарской ярости.
Разговор придется начать с ведра. И с Ньютона. И с абсолютной безысходности бытия, от которой ломит зубы…
Мне, честно говоря, удивительно, что примерно с восемнадцатого века параллельно бурному развитию науки по Европе семимильными шагами начал распространяться атеизм. Понятно, что развитым интеллектуалам той поры библейские сказки и малограмотные проповедники уже казались смешными, поэтому французские философы-просветители начали религию всячески высмеивать. Но ведь строго говоря, физика XVII–XIX веков не оставляла атеистам никакой надежды! Мы, люди современности, привыкли, что наука противостоит религии и всячески ее разоблачает. Но, если вдуматься, ведь нет ничего страшнее и религиознее ньютоновской физики! Она ведь фатальна. Точнее, фаталистична.
Ньютоновская физика совершенно кошмарна и абсолютно безальтернативна, если вдуматься. Она не только не оставляет человеку свободной воли, но и самым парадоксальным образом научно доказывает существование бога, с одной стороны, а с другой – противоречит основным догматам христианства, которое постулирует свободу воли. Мол, бог дал человеку свободу самим решать, например, куда пойти: налево или направо.
Ньютоновская механика, которую все мы проходили в школе как базу, как первую ступеньку в доме физики, изучала мир твердых тел и их столкновений. Вспомните школьные уроки: шарики на деревянных желобах, параболические траектории на страницах учебника, три закона Ньютона плюс его же закон всемирного тяготения. Скорости, импульсы, моменты количества движения. То, что сейчас проходят дети, когда-то постигали мудрые дяди в париках. И когда прекрасное здание ньютоновской механики было выстроено и проверено практикой, оказалось, что мир – это часы, точнее, огромный часовой механизм с неизменными «шестеренками», который подчиняется железным законам механики. И если бы мы знали координаты и импульсы (скорость и массу) всех частиц во вселенной, то могли бы с любой точностью предсказать будущее на сколь угодно большой срок, будь у нас соответствующие вычислительные мощности. И восстановить прошлое тоже могли бы, запустив уравнения в обратную сторону.
То есть мир трагически фатален.
Впервые я столкнулся со словом «фаталист» на уроке литературы. Так называлась глава в романе Лермонтова «Герой нашего времени», которую мы проходили. Я тогда не знал значения этого слова, а когда узнал, по-детски тяжело задумался. Ведь слово «фаталист» обозначало странного человека, который верит в то, что все в мире предопределено и ничего изменить нельзя. С ньютоновской механикой у меня это тогда никак в голове не пересекалось. Мне чудилась какая-то невидимая книга, в которой неизвестно чья невидимая рука записала невидимыми чернилами невидимый мировой текст, от которого никакие события никоим образом не могли отклониться. Что написано, то и сбудется. Аминь.
А почему? Ведь люди говорят о какой-то свободной воле! Она тоже прописана в невидимых анналах? Тогда какая же это свобода?
Однако именно такая картина вытекала из физики XIX века, которую студенты учили в эпоху Лермонтова, наверняка не отдавая себе отчета в том, что из нее прямо вытекает тотальная детерминированность мира, состоящего из частиц, поскольку все частицы подчиняются законам механики. А раз так, мир фатален! Так говорит наука!
Но при этом возникало два вопроса.
Первый. Ну, если мы, допустим, пусть и теоретически, но можем просчитать и предсказать как будущее, так и прошлое, получается, что предопределен был и этот расчет? А если он покажет какие-то нехорошие события в скором будущем, то почему мы не можем их предотвратить? Например, получив расчетное предсказание, просто взять и не пойти в ту сторону, где на голову упадет кирпич? Или мы непременно туда попремся?.. И дело тут не в том, что нам неоткуда узнать координаты и импульсы всех частиц мироздания и нет мощностей для такого просчета, тут дело в самом принципе: если можно просчитать и узнать, почему нельзя изменить? Что помешает-то повернуть влево, а не вправо? Мы же не бессознательные автоматы, и, если нам скажут: пойдешь направо – умрешь, почему бы, осознав это, не свернуть налево? Получается, что в ньютоновском мире не может быть сознания, а только чистый автоматизм?
Вопрос второй. Мы видим усложнение в мире. В нем существуют немыслимо сложные системы типа организмов. В нем строятся дома там, где раньше их не было. Вон паровоз еще изобрели. Получается, что это все тоже следствие простых механических столкновений частиц, из которых состоим мы и все вокруг? Но это значит, что есть какая-то заранее заданная программа, то есть кто-то таким образом толкнул в изначальный момент все частицы вселенной, чтобы в результате всех последующих соударений их друг с другом получались все более сложные системы. И кто же этот Великий Программист?
Недаром Ньютон верил в бога.
А что есть бог? Бог есть Абсолют. Нечто вечное и неизменное. И то, что исходит от Абсолюта, имеет абсолютные характеристики. Значит, есть абсолютная (истинная) правда, абсолютное Зло и абсолютное Добро с больших букв, абсолютные точки отсчета и пр. И естественно, эта абсолютистская точка зрения привела Ньютона к появлению Абсолюта и в его научной парадигме.
Что же явилось таким Абсолютом в ньютоновской физике? Масса? Скорость? Направление? Все это могло меняться, а тела – перемещаться друг относительно друга. И про относительность скорости науке было известно еще со времен Галилея. Именно Галилей открыл, что в инерциальных системах отсчета никаким образом нельзя определить, находясь внутри системы, движется она или нет. Инерциальная, напомню, это такая система, которая покоится или движется равномерно и прямолинейно. Получается, что движение неотличимо от неподвижности, поскольку движение относительно, а не абсолютно. Если вы утверждаете, что движетесь, вам всегда нужно указать, относительно чего. То же самое, если вы скажете, что покоитесь, вам всегда нужно уточнять, относительно чего. И при движении всегда можно найти такую систему отсчета, относительно которой вы не движетесь, потому равномерное и прямолинейное движение и неотличимо от покоя. Все окей!
А криволинейное? А неравномерное?
Вот на этом-то Ньютон и выскочил из галилеевской относительности! Да, действительно, если человек сидит в закрытой вагонетке, он никакими экспериментами не сможет узнать, движется ли он равномерно и прямолинейно по рельсам или вагонетка стоит на месте. Никакими! А вот для того, чтобы узнать про ускоренное или криволинейное движение, ему даже экспериментов проводить не надо, он узнает об этом просто по своим внутренним ощущениям. Тело само подскажет: если вагонетка будет ускоряться, человека вдавит в кресло; если она затормозит, тело бросит вперед; а если начнет поворачивать или двигаться по окружности, его накренит и прижмет к поручням кресла.
Разве не странно? Ведь движение относительно, и, приняв за систему отсчета (систему координат) саму движущуюся вагонетку, мы с полным правом заявим, что она покоится. В теории! А на практике тело сразу скажет вам, что ни черта подобного, ишь как кидает и в кресло вжимает, не иначе мы на американских горках носимся!
Но почему? Куда вдруг делась относительность движения? Отчего движение с набором скорости или по кривой отличается от движения без изменения скорости и по прямой? Что делает ускоренное движение «абсолютным»?
Ньютон сел под яблоней и, не обращая более никакого внимания на хлопающие по макушке яблоки, поскольку всемирный закон тяготения был уже открыт, зажмурил глаза и представил себе ведро на веревке. И мы сейчас сделаем то же самое, немного напрягшись.
Итак, ведро. С водой. На веревке. Если ведро попридержать, а веревку закрутить вдоль оси, как резинку, приводящую в движение пропеллер фанерного самолетика, а потом отпустить, веревка начнет раскручивать ведро.
Сначала будет раскручиваться только само ведро, а уровень воды в нем будет горизонтальным. Потом стенки ведра постепенно приведут во вращение весь массив воды, и вскоре вода будет вращаться как единое целое с ведром, а ее угловая скорость сравняется со скоростью стенок ведра. При этом поверхность воды примет вогнутую форму. Вы примерно такую наблюдали, когда ложечкой сахар в чае размешивали, только здесь не ложка раскручивает воду, а стенки сосуда.
Ну, а затем произойдет понятный обратный процесс – веревка закрутится в другую сторону до предела, в какой-то момент ведро замрет на мгновение и начнет крутиться в другую сторону. Вода же по инерции будет еще некоторое время крутиться в прежнем направлении, сохраняя воронку на поверхности. Постепенно стенки ведра затормозят воду, по мере этого торможения поверхность воды будет терять свою вогнутость, в какой-то момент массив воды остановится, поверхность примет ровную горизонтальную форму, а затем, увлекаемая стенками, вода начнет крутиться в другом направлении вслед за ведром, а поверхность станет все больше выгибаться.
– Что все это значит? – задумался Ньютон. – Выгибание поверхности воды центробежными силами однозначно показывает нам: вода крутится. Но относительно чего она движется при этом? Относительно ведра? Нет! Когда скорости воды и ведра сравниваются, вода относительно ведра не движется, но имеет вогнутую форму. А вот когда скорости стенок ведра и воды максимально разнятся и вода движется относительно ведра, ее поверхность как раз гладкая и горизонтальная.
Значит, не в ведре дело. Не его нужно брать в качестве системы отсчета. Значит, истинное кручение воды, о котором однозначно свидетельствует образовавшаяся на поверхности воды воронка, происходит относительно чего-то другого. Чего? Что является той абсолютной системой координат, движение относительно которой выгибает воду в ведре?
Ньютон вздохнул, снял парик, почесал побитую яблоками макушку и решил, что та абсолютная и невидимая глазу координатная сетка, относительно которой крутится ведро и которая заставляет воду выгибаться, это пустое пространство.
– Пустое пространство есть абсолютная система невидимых божественных координат! – сказал Исаак наш Ньютон, как отрезал. – Это сцена, на которой материя разыгрывает свой спектакль!
Сильно. Но непонятно.
Что такое пустое пространство? Это же ничего! И как ничего может выгибать воду? Чем? Как пустое пространство воздействует на реальный материальный объект?
К тому же оставался неясным еще один вопрос: если пространство действительно существует как самостоятельная объективная сущность, почему оно воздействует силовым способом только на тела, изменяющие скорость, а на равномерно движущиеся не воздействует? Почему, если абсолютная неподвижная сетка координат, именуемая пространством, действительно существует в реальности, по ней нельзя засечь равномерное движение? Почему только ускоренное? Тут, уж извините, или трусы наденьте, или крестик снимите; или сетка есть, и мы относительно нее меряем скорость, или здесь какая-то натяжечка у вас произошла, дорогой Исаак!
– А может ли вообще существовать пространство без материи? Имеет ли оно вообще какой-то физический смысл отдельно от материи, как самостоятельная сущность? – задумался Мах. Не является ли пространство без материи такой же нелепостью, как алфавит без букв, шахматы без фигур или лед без воды?
И дальше Мах провел свой знаменитый мысленный эксперимент, который смелостью мысли потряс физиков той эпохи, заставив их разделиться на два лагеря.[4]
Представим себе, предположил Мах, что мы имеем некое тело – то же ведро с водой, например, висящее в безбрежном космосе, где вокруг только далекие звезды. И оно начинает вращаться. Как определить, относительно чего оно вращается? Да очень просто – относительно звезд! Если это тело не ведро, а человек, то он увидит, как вокруг него закружилась звездная сфера. И неважно, сколько там звезд – много или мало, да хоть бы всего одна, все равно мы увидим свое вращение.
