Леонид Михайлович Мерцалов
Природа и свойства физического времени
Как мы уже выяснили, в реальности абсолютное время не существует. То, что мы принимаем за реально существующее абсолютное время, есть абстракция, отражающая в сознании человека реальный периодический процесс – «ход» эталонных часов. Время же, как физическая реальность, существует единственно в виде продолжительности единичного процесса и выражается числом, то есть само время, как уже неоднократно было заявлено, ни в коем случае не является материальной субстанцией.
Нет всеобщего, равномерного однородного времени, которое с всеобщим пространством образует неразрывное единство, а есть конкретное время конкретного процесса, которое характеризует развитие этого процесса в конкретном месте пространства. Но если нет всеобщего времени, то нет и всеобщего пространства-времени. Но есть всеобщее пространство, в котором существуют и развиваются отдельные процессы, генерирующие локальное время.
Поскольку всеобщее время существует лишь в нашем воображении, постольку пространство-время есть абстракция, изобретение человеческого разума, не имеющее ничего общего с реальной действительностью, или, как выражался Эйнштейн, «свободное изобретение человеческого ума, не выводимое логически из опыта».
Вернемся теперь к четырехмерию Минковского. Время, в нем использующееся, есть по-прежнему всеобщее непрерывное равномерное и однородное время Ньютона в модификации Эйнштейна, о чем уже говорилось. То есть это время не обладает неизменностью и независимостью (оно локально изменяемо), но остальные свойства его остались прежними, Ньютоновыми. У Минковского исчисление времени берется из внешнего по отношению к событиям исчисления – мирового, всеобщего, абсолютного (как мы уже показали) времени. То есть время в четырехмерии представляет собой ход эталонных часов мирового всеобщего счета.
Рассмотрим с высказанной точки зрения единичный процесс – изолированное единичное движение физического тела. Главным его следствием в четырехмерии является мировая линия, присущая любому движению. Мировая линия – это, в данном случае, стадии процесса, существующие в четырехмерии одна подле другой. А, кроме того, мировая линия, по замыслу Минковского, допускает исследование любого своего отрезка как при движении по «стреле времени», так и при движении в противоположном направлении – против «стрелы времени» (что при существующей Т-инвариантности физических законов вовсе не кажется чем-то необычным).
Если придерживаться точки зрения на время как на псевдоматериальную сущность, то четырехмерная конструкция мира и мировая линия являются естественными и единственно возможными описаниями реальности. При этом признание времени псевдоматериальной сущностью является обязательным, молчаливо предполагаемым условием существования четырехмерия. В противном случае конструкция из материального пространства и идеального (нематериального) времени либо вовсе не имеет смысла, либо является условной конструкцией, допустимой лишь в абстракции. А то, что для описания такого четырехмерия необходимо привлекать псевдоевклидову геометрию, никого не удивляет, служит лишним свидетельством новизны физического взгляда и предстает как новый и весьма смелый шаг к лучшему пониманию свойств реального мира. Но мы уже выяснили, что время ни при каких условиях не может быть материальной субстанцией, что оно всего лишь свойство движения материи в виде продолжительности текущего отдельного процесса. Нужно ли объяснять, что, с нашей точки зрения, основывающейся на исследованных свойствах временного интервала, в реальности картина, описанная Минковским, совершенно невозможна. В реальности никакой мировой линии не обнаруживается. Стадии процесса, которые пройдены, уже не существуют, а которые еще не произошли – еще не наблюдаемы. Конечно, при теоретическом рассмотрении, в абстракции, можно принять такой способ описания действительности как математическую модель, исследуя которую можно перемещаться по мировой линии в любую сторону, исследуя различные ее отрезки, но если утверждать, что четырехмерие – физическая реальность, то тогда мировая линия также существует в реальности и допускает реальное перемещение по ней в сторону ранних этапов процесса. То есть текущий процесс в этом случае предстает перед нами как непрерывная (используемое время непрерывно) неразделимая, длящаяся и навсегда остающаяся в пространстве-времени последовательность изменений материи. Такая картина есть ничем, кроме желания авторов концепции, не обоснованное построение. В действительности существует только текущий момент процесса, проходящего стадию за стадией, и его продолжительность, отсчитываемая от начала процесса, то есть число. И хотя при исследовании процесса мы при необходимости можем запоминать и использовать особенности уже прошедших его стадий, это не значит, что реальные стадии реального процесса где-то физически зафиксированы. Никакого жесткого закрепления стадий, тем более уже прошедших, в реальности не существует. Изменения в среде, окружающей процесс, которые оставили прошедшие его стадии, конечно, сохраняются, но они не имеют отношения к предмету изысканий Минковского. Пространство же принципиально не сводится лишь к координатной сетке. В силу этих обстоятельств мировая линия есть остроумная абстракция, не существующая в физической действительности. Мало того, само существование в концепции Минковского такого понятия, как мировая линия, наглядно демонстрирует тот факт, что вся она представляет собой математическую модель и не более того. Одновременное существование в ней прошедшего, настоящего и будущего есть отражение специфики человеческого восприятия развития процессов во времени как функции сознания, перенесенное в изображение действительности.
Тем более в реальности не существует весь четырехмерный континуум, как физически существующее самостоятельное, независимое единство. Потому что, вопреки устоявшемуся представлению, время не форма, а свойство движения материи, что не одно и то же. А торжественное заявление Минковского, что более не существует пространство как отдельная реальность и время как самостоятельная реальность, а в действительности существует только их объединение, можно принимать как высшее достижение ума геометра, полностью забывшего о существовании реального мира. На практике существует лишь реальное физическое пространство как материальная субстанция и единичный процесс в нем (бесчисленное количество единичных процессов!), продолжительность которого выражается через число – характеристику процесса. А то время, которое использует Минковский в своих построениях, представляет собой ход эталонных часов. Отсюда видно, что основное допущение, не соответствующее реальному состоянию вещей, принятое Минковским, заключается в том, что в полном соответствии с концепцией Ньютона он принимает время за нелокальный, независимый в общем от движения параметр, объединенный у него с пространством в одну конструкцию. Его время есть время вообще, лишь впоследствии объединяемое с движением. Это время, конечно, принимает на себя воздействие движения, но всякого движения, любого движения, принимает не из-за того, что оно есть составная часть этого движения, его параметр, а вследствие того, что любое движение изменяет время локально. То есть у Минковского не время есть локальное свойство движения, а свойства движения ведут к локальному изменению всеобщего независимого времени. На самом же деле время всегда есть свойство конкретного движения, о чем многократно уже говорилось. То, что для построения своего пространства-времени Минковский использует текущее значение (число) из продолжительности процесса, принципиально ничего не меняет в сути использования времени для четырехмерия, так как это время само по себе в целом равномерно и непрерывно в каждый свой отдельный момент, несмотря на его локальную изменяемость. Время Минковского, использующееся в четырехмерии, есть всеобщее время Ньютона, хотя и без его независимости и неизменности.
Но если на самом деле время не есть материальная субстанция, а есть число, обозначение, абстрактный параметр, свойство, присущее отдельному единичному процессу, то каким образом из реального материального пространства и идеального понятия, оторванного от того процесса, которое оно единственно призвано характеризовать, существующего только как продукт абстрактного мышления, можно составить неразрывное единство, да еще объявить этого монстра единственно существующей всеобщей реальностью мира? Пусть даже, конструируя четырехмерие, мы берем реальное пространство и присоединяем к нему реальный промежуток времени, принадлежащий реальному процессу. Но и тогда мы прежде всего должны указать на сам процесс, потому что пространство с процессом, происходящим в нем, действительно есть единственная реальность, существующая на самом деле. И когда мы анализируем конкретный процесс, мы действительно рассматриваем координаты составляющих этого процесса в пространстве и берем их в совокупности с моментами времени, отсчитываемыми от начала процесса либо от точки некоего внешнего отсчета, принимаемого за это начало. Тогда заявление Минковского о четырехмерии равносильно утверждению, что время протекания единичного процесса составляет с самим процессом и пространством, в котором он происходит, неразрывное единство. И это утверждение можно только приветствовать. Но отрывать время прохождения процесса от самого процесса и присоединять его (процесса) абстрактную характеристику к реальной субстанции, в которой этот процесс происходит, рассматривая их объединение изолированно и объявляя это qui pro quo единственно существующей реальностью, есть нонсенс, больше подобающий студенту первого курса, нежели зубру от геометрии. Повторимся еще раз: если в реальности нет всеобщего времени, то в реальности нет и пространства-времени. Поскольку всеобщее время существует лишь в нашем воображении, постольку пространство-время есть абстракция, «изобретение человеческого разума», не имеющее ничего общего с реальной действительностью. Поскольку время не является независимой материальной субстанцией, а существует лишь как свойство конкретного движения, постольку оно не может быть четвертым измерением в неразделимом единстве пространства-времени наряду с пространственными тремя. Как абстрактное изображение действительности, математическая модель, позволяющая компактно описывать некоторые реальные процессы, такая конструкция имеет право на существование, но считать, что действительность точно соответствует этой математической модели, есть заблуждение, если не сказать больше. Здесь наглядно можно увидеть те ограничения, которые накладывает на исследователя использование абсолютного времени, заставляя его высказывать заведомые нелепости. Забавно, что и Эйнштейн после долгих раздумий и колебаний в конце концов присоединился к взгляду Минковского и тоже объявил четырехмерие единственно существующей реальностью. Это лишний раз доказывает, что единственной концепцией времени, которую он признавал, оставалось квазиматериальное Ньютоново абсолютное время.
Рассмотрим теперь случай, когда в четырехмерии рассматриваются события, то есть безвременные промежутки между процессами, и способы их изменения. Тогда, поскольку времени в этих промежутках не существует, а в четырехмерии оно обязательно должно присутствовать, необходимо указать процесс, который будет это время генерировать на всем протяжении ведущегося исследования. То есть опять нужны часы. Можно в качестве часов взять любой подходящий процесс, например, генерацию электрических импульсов. Но и для событий Минковский использует всемирный счет времени, генерируемый эталонными часами. В символьном изображении при описании этих событий он превращается в абсолютное Ньютоново время. И здесь также возникает вопрос, каким образом из обычного трехмерного пространства, в котором происходят события, и времени в виде «хода» эталонных часов, применяемого для различения событий и их изменений, можно построить реальный, физически существующий четырехмерный континуум?
Из рассмотренных случаев непосредственно ясно, что четырехмерие есть лишь математическая модель определенных движений в пространстве и времени. Объединить в одну математическую конструкцию символьное обозначение времени и координат пространства для упрощения исследования некоторых реальных процессов вполне возможно, но считать, что реальное время и реальное пространство объединены именно таким способом, и никак иначе, есть навязывание природным процессам своего собственного предвзятого отношения к реальности. Кроме всего сказанного, четырехмерие Минковского не смогло преодолеть «бритву Оккама». Мало того, что оно из известных сущностей составило новую, так еще вдобавок созданная сущность начала плодить их (новые сущности) все в больших и больших количествах.
Можно тогда задаться вопросом, почему, если четырехмерного континуума в реальной действительности быть не может, это понятие широко применяется в физическом знании, в том числе в СТО и ОТО? И как относиться к многочисленным результатам применения его для нужд теоретических исследований?
Единственно верным ответом на этот существенный вопрос может быть следующий. Четырехмерный континуум Минковского есть абстракция, использующая модифицированные Ньютоново абсолютное время и абсолютное пространство, которая с успехом применяется для того, чтобы компактно моделировать некоторые процессы, могущие происходить в действительности. Что является нормальным и законным способом получения нового знания. Но, используя подобную абстракцию, нужно иметь в виду, что, истолковывая результаты исследования, полученные с ее помощью, необходимо, во-первых, всегда соотносить их с реальными явлениями материального мира, и, во-вторых, никогда не забывать, что это лишь математическая модель, которая годится для описания лишь некоторых немногочисленных и специально подобранных процессов, и только. Считать, что свойства четырехмерия – это и есть свойства реального мира, без специальных интерпретаций есть искажение в теории реального положения вещей.
Часть десятая. Наука иллюзий
Сама по себе критика специальной теории относительности через сто лет после ее создания могла бы показаться запоздалой и контрпродуктивной, если бы не признаваемый даже самыми отчаянными апологетами современной формы физической науки глубокий, затяжной и всеобъемлющий кризис ее фундаментальных основ. От концепции Большого взрыва и до теории суперструн – везде мы видим нагромождение гипотез, которые выдаются за хорошо обоснованные теории, допущений, которые призваны замаскировать нестыковки в изначальных теоретических положениях концепций, постулатов, которые принимаются для того, чтобы скрыть отсутствие физического смысла у математических моделей, призванных объяснять реальные физические явления.
И если вспомнить путь развития теоретической физики в области строения атома и элементарных частиц, то можно увидеть, что фактически весь ХХ век происходило непрерывное создание новых гипотез и объяснение основ мироздания путем умножения числа новых частиц и введения новых параметров для объяснения их свойств. Открытие структуры атома вынудило Бора, подобно Эйнштейну, подменить объяснение результатов эксперимента постулированием их содержания в качестве непреложного закона. Нарушение закона сохранения энергии и импульса при β-распаде вызвало необходимость признать существование нейтрино. Расщепление спектральных линий в магнитном поле заставило Паули ввести новое понятие – спин электрона. Исследование рассеяния протонов на атомных ядрах вызвало к жизни мезонную теорию ядерных сил и, соответственно, признание существования соответствующих мезонов. Далее понадобилось ввести понятие кварков и описать их многочисленные характеристики.
Казалось бы, это нормальное развитие исследовательского процесса, прорыв к тайнам строения вещества и описание самых основ строения материи. Однако при ближайшем рассмотрении в таком развитии фундаментальной физики этого периода вдруг начинают проглядывать знакомые черты. Причем черты из далекого прошлого земной науки, давно забытые и как бы заново воскресшие в ее новейшей истории.
I—II век нашей эры. «Альмагест», автор Клавдий Птолемей.
Земля находится в центре мира, а Солнце и планеты движутся вместе с соответствующими сферами вокруг нее. Но такое описание дает слишком грубые и плохо совпадающие с данными наблюдений результаты. И, чтобы увеличить точность описания, приходится смещать сферы относительно центра мира, вводить эпициклы, эксцентры, экванты. Чем точнее нужно было описывать движения планет, тем большее число новых корректирующих параметров приходилось вводить. И при некотором наборе этих параметров можно было рассчитать нужные движения или положения светил в заданное время с любой необходимой точностью.
То есть, как впоследствии оказалось, абсолютно ложная концептуально картина мира может служить основой для весьма точных вычислений, относящихся к истинным движениям реальных составляющих этого мира, хотя и наблюдаемых издалека. Случай не только впечатляющий, но и весьма показательный. Из него следует, что при помощи ложного представления можно иногда, оказывается, получить истинное знание. Вернемся теперь к физике XX века.
Как показано в Приложении №1, специальная теория относительности есть теория наблюдаемой издалека реальности. В этом она точно соответствует теории Птолемея. И в том и в другом случае описываются физические явления, характеристики которых переносятся к отдаленному наблюдателю с помощью распространения света (у Птолемея) либо с помощью света или электромагнитных волн другого диапазона (у Эйнштейна). То, что наблюдал на ночном небе Птолемей, было отображением реальных движений планет, наблюдаемых издалека. То, что описывает специальная теория относительности, есть отображение (не всегда, впрочем, верное) реальных движений, воспринимаемое у отдаленного наблюдателя.
Но практически вся фундаментальная физическая наука XX века выстроена на специальной теории относительности, как на основании. И всякий раз, когда в уравнения, описывающие те или иные регистрируемые явления, вводится релятивистский радикал, от описания явлений самих по себе исследователь переходит к описанию изображений их у отдаленного наблюдателя, который делает выводы относительно природы явлений по результатам наблюдений их издалека с помощью распространения электромагнитных волн. Содержание этих результатов в значительной мере представляет собой радиооптические иллюзии. Таким образом, физическая наука XX века в значительной своей части есть наука иллюзий, возникающих при наблюдении различных явлений с помощью распространения электромагнитных волн. Но это не означает, что все без исключения результаты, полученные наукой XX века, ложны. Как уже утверждалось ранее, и из ложной исходной предпосылки возможно получить истинное знание. Кроме того, астрономические наблюдения, несмотря на их возросшие к настоящему времени возможности, до сих пор заключаются в регистрации изображений явлений, переносимых к наблюдателю с помощью распространения электромагнитных излучений различных участков частотного диапазона. А если дополнительно учесть, что подавляющее число экспериментов в области теории элементарных частиц, как, впрочем, и во многих других областях экспериментальной физики, проводится именно с помощью привлечения электромагнитных явлений, как в постановке эксперимента, так и в регистрации его результатов, то совпадение их с положениями специальной теории относительности не только возможно, но часто и обязательно. Другое дело, что при этом отличить истинные результаты от ложных, реальные явления от их иллюзорных изображений представляет немалые затруднения, поскольку таковых всегда будет лишь небольшой процент от общего числа. Так, например, когда Дирак писал своё уравнение, то, несмотря на все физические и математические несуразности специальной теории относительности, результат, который он получил, содержал в себе рациональное зерно. Как нами показано в соответствующем разделе, мир и антимир вполне в совокупности могут составлять единую Вселенную, но детали объяснения Дираком этого явления весьма расходятся с нашими выводами. И если проанализировать все достижения новейшей физики с точки зрения концепции физического времени, то окажется, что без большинства ее построений вроде теории суперструн, бран, многомерных пространств и т. д. вполне можно обойтись. К сожалению, одной иллюзорностью недостатки применения специальной теории относительности для объяснения субатомных и космогонических явлений не ограничиваются. Если бы эта теория была разработана со всей возможной строгостью и с тщательной оценкой каждого ее положения, то, несомненно, процентное соотношение истинных объяснений наблюдаемых в эксперименте явлений и ложных их толкований было бы весьма увеличено в пользу первых. Но, к сожалению, некритическое применение преобразований Лоренца и принципа относительности ко всем без разбора физическим величинам, законам и явлениям вносит значительную путаницу в толкование этих явлений. А если учесть постоянное использование Эйнштейном подмены понятий и употребление им математических подтасовок, как, например, при выводе эквивалентности массы и энергии, то процент верных истолкований следствий экспериментов и выявленных законов движения материи в физике XX века становится уж и вовсе небольшим. Именно здесь, в нестрогости, в нечистоте выводов специальной теории относительности, коренятся последующие многочисленные нарушения принципа Оккама: чем больший охват явлений демонстрирует та или иная теория, тем большее количество новых сущностей приходится вводить. Чтобы примирить, например, концепцию Большого взрыва с принципом несотворимости материи из ничего, пришлось разрабатывать теорию бран, в которой допускается одновременное существование множества отдельных многомерных независимых, но взаимодействующих Вселенных.
К сожалению, существующая теоретическая физика лишь в последнюю очередь озабочена соответствием разрабатываемых моделей истинным природным явлениям и продолжает громоздить эпициклы на деференты, не забывая при этом про экванты. Что вовсе не добавляет уверенности в соответствии этих конструкций истинному положению дел в исследуемых явлениях. Тем более что оценку истинности этих построений производят, как правило, те, кто их создает.
В конце этого многотрудного пути появляется нечто уж и вовсе невообразимое – бутстрап-теория и S-матрица. Как выразился один из почитателей этих теорий, их применение «может вызвать… необходимость эксплицитно включить рассмотрение человеческого сознания в будущие теории материи».
То есть
единственный результат столетнего развития Новой физики, основанной на специальной теории относительности Эйнштейна, заключается в исключении из рассмотрения собственно материи и замене ее потоками энергии неизвестного происхождения, включая психическую энергию человеческого сознания.
Налицо смыкание научного способа мышления с методами сверхчувственной эзотерики. Здесь мы видим закономерный итог некритического применения метода Птолемея к явлениям, несравнимым по сложности с движениями небесных тел. Если идти далее по проторенному пути, то исследователям останется лишь поставить окончательную точку в физической теории и завершить Новую физику, объявив все феномены, в ней рассматриваемые, а заодно и весь материальный мир порождением нашего сознания. Что ж, идея вполне достойная «нестандартного мышления», жаль только, что со времен Брюне и Беркли не оригинальная.
Похоже, что многие теории физики XX века, особенно завершающие ее развитие, сконструированы по методу Эйнштейна, т. е. с применением произвольных и необоснованных математических построений. Но, к сожалению, при этом они выдаются не за локальную математическую модель, а претендуют на роль истины в последней инстанции.