/
Автор: Демин В.Н. Селезнев В.П.
Теги: естественные науки философия биология издательство молодая гвардия
ISBN: 5-235-01047-7
Год: 1989
Текст
В.Н.Демин
В. П. Селезнев
МИРОЗДАНИЕ
ПОСТИГАЯ...
Несколько диалогов
между философом и
естествоиспытателем о
современной научной
картине мира
МОСКВА
«МОЛОДАЯ ГВАРДИЯ»
1989
ББК 2
д зо
Рецензенты:
член-корреспондент АН СССР
Я. А. КУЗНЕЦОВ,
доктор философских наук,
профессор
С. И. ГОНЧАРУК
Художник
Д. Б. КАМЕНЩИКОВ
0300000000—331
Д 078(02)—89
54—90
ISBN 5-235-01047-7
© Издательство
«Л1олодая
гвардия»,
1989 г.
от одного ИЗ АВТОРОВ
Авторы, чью книгу читатель держит в руках, познакомились
сравнительно недавно. Еще несколько лет назад они не только не
помышляли о совместном выступлении в печати, но попросту не
знали друг друга в лицо. Поводом для знакомства послужил непре-
двиденный случай — письмо, с которым обратился к философу та-
лантливый практик «из глубинки» В. П. Северии. Его удивило, по-
чему в свое время при постановке известных опытов по необнаруже-
нию механического эфира (что, в свою очередь, явилось толчком
для разработки специальной теории относительности) использова-
лась однотипная методика: световой луч посылался вперед и после
прохождения через систему зеркал возвращался назад.
Проводившиеся эксперименты, включая знаменитый опыт Май-
кельсона — Морли, были громоздкими, капризными, дорогостоящи-
ми, шаблонными Между тем в руки физиков-экспериментаторов
просто просился более упрощенный и несложный вариант опыта —
с помощью такого общедоступного «прибора», как наша планета
Земля, которая, вращаясь вокруг своей оси и совершая в течение
суток полный оборот, непрерывно занимает различное положение в
пространстве. В опытах по необнаружению эфира движение Земли,
естественно, учитывалось, но различные ситуации для прохождения
света достигались с помощью поворота самих экспериментальных
установок.
Как известно, ось вращения земного шара наклонена к плоско-
сти орбиты под углом около 66 градусов. Если в северных геогра-
фических широтах, рассуждал В. П. Северин, проложить прямую
линию под углом наклона параллельно плоскости орбиты, то спус-
тя шесть часов эта первоначально параллельная линия становится
вследствие поворота земного шара на 90 градусов перпендикуляр-
ной по отношению к плоскости земной орбиты. Вдоль такой линии
3
можно пустить лазерный луч, попадающий, например, через кило-
метр на закрепленный экран. Если бы окружающая среда оказыва-
ла какое-либо влияние на движение света, то по прошествии шести
часов кончик лазерного луча сместился бы на приемном экране. Все
проще простого! И до чего заманчиво. Жаль разве, что во времена
Майкельсона еще не был открыт лазер. Но, может быть, полезно
осуществить такой контрольный опыт сегодня?
Однако в какие бы научные инстанции ни обращался В. П. Се-
верин со своим предложением на протяжении ряда лет — ни один
журнал, ни один исследовательский или учебный институт, пи один
ученый не дали ему вразумительного ответа о целесообразности про-
ведения опыта или о том, насколько новая методика предпочтитель-
ней старой. Теперь уже пытливого исследователя взволновала не
столько проблема самого эксперимента, сколько более чем странная
и совершенно непостижимая ситуация, в которой он оказался.
(Впрочем, впоследствии после долгих мытарств В. П. Северину уда-
лось пробить стену ледяного равнодушия и рассказать о своей идее
в журнале «Техника—молодежи», а в журнале «Наука и жизнь»
на некоторые из его вопросов ответил академик А. А. Логунов.)
Увы, для философа, конечно, не были секретом бюрократические
препоны, существующие в современной научной жизни. Но философ
также знал, что не везде научная мысль пребывает в беспробудной
спячке, что подлинная наука никогда не сдавала своих позиций,
что отнюдь не все променяли служение истине на службу по тому
или иному научно-бюрократическому ведомству, что многие готовы
щедро поделиться подлинными, а не мнимыми знаниями с теми,
кому истина не безразлична... Так философ оказался в известном
своими давними демократическими традициями Московском общест-
ве испытателей природы и познакомился с профессором В. П. Се-
лезневым.
Пятиминутный разговор в конечном счете перерос в многочасо-
вые беседы не только по конкретному вопросу, но и о множестве
других захватывающих или нерешенных проблем естествознания,
трудностях и путях диалектико-материалистического осмысления
действительности. Результатом этих дискуссий и явилась выносимая
теперь на суд читателя книга. Она рассчитана на самую широкую
аудиторию — школьников, студентов, всех, кто интересуется нау-
4
кой не в навязываемых догмах, а в живом творческом развитии»
Хотя в книге затрагиваются подчас довольно серьезные проблемы —
для их понимания вполне достаточно знаний в пределах школьного
курса физики и математики. К тому же наиболее трудные положе-
ния поясняются с помощью наглядных рисунков и схем.
Диалоги, в форме которых написана книга, — дискуссия не про-
тивников, а единомышленников. Позиции философа и естествоиспы-
тателя не во всем совпадают. Однако, рассматривая любую пробле-
му с различных сторон, авторы неизбежно приходят к ее более
полному пониманию. В основном и принципиальном их подходы не
противоречат друг другу. Главная задача книги — заронить в серд-
це читателя семена здорового скептицизма и конструктивной крити-
ки, научить его конкретному анализу конкретной ситуации, а следо-
вательно — и диалектическому видению материального мира в его
единстве, многообразии и развитии.
ПОЧЕМУ? — этот вопрос, как пульс, бьется в каждом, кто хо-
чет проникнуть в суть и причины явлений — будь то неразгадан-
ные тайны природы или застойные процессы в самой науке.
ПОЧЕМУ? — этот же вопрос красной нитью проходит через все
наши диалоги: почему так, а не иначе устроена природа, дейст-
вуют различные ее закономерности?
ПОЧЕМУ? — хотелось, чтобы этот вопрос постоянно возникал
и перед нашим читателем. И если авторы в какой-то мере помогут
ему самостоятельно ответить даже на самое каверзное ПОЧЕМУ —
свою задачу они будут считать выполненной.
В. Демин
Глава 1. НЕТ ГРАНИЦ У ПОЗНАНИЯ
ПОГОНЯ ЗА НОВОЙ ИСТИНОЙ
Философ. Припомнился известный афоризм Белин-
ского — «Философ говорит силлогизмами, поэт — обра-
зами и картинами, а говорят оба они одно и то же».
А вспомнился вот почему: не придется ли нам говорить
об одном и том же на разных научных языках? Словес-
ный разлад, несогласованность в понятиях не такие уж
редкие гости в общественных дискуссиях, В свое время
древние философы ввели понятие атома — последней
неделимой частицы вещества, а когда естествоиспытате-
ли открыли структурный элемент природы, названный
ими атомом, то вскоре обнаружилось, что никакой он не
неделимый, а напротив — неисчерпаемый, и конца ему
нет и края вглубь. Физики и химики прошлого отожде-
ствляли вещество и материю, а когда увидели, что ве-
щественная масса якобы способна превращаться в энер-
гию, то кое-кто из них стал утверждать, что материя
может исчезать. В. И. Лепин поправил тогда растеряв-
шихся философов и естествоиспытателей: не материя
исчезает, а тот предел, до которого мы знали материю
до сих пор.
Вот и теперь в современной физике и космологии
утверждается, что наш материальный мир не бесконе-
чен, а конечен, возник он 10—20 миллиардов лет тому
назад из точки радиусом разным нулю (то есть из ни-
чего*) и с тех пор находится в состоянии непрерывно-
* См., напр.: Зельдович Я. Б. Рождение Вселенной из «ни-
чего». — В кн.: Вселенная, астрономия, философия. М, 1988 Он
же. Возможно ли образование Вселенной «из ничего»? — «Приро-
да», 1988, № 4.
6
го расширения. Высказываются идеи о том, что на опре-
деленных уровнях микромира материя лишается про-
странственно-временных свойств, а сами микрочастицы
возникают тоже из ничего. Не слишком ли далеко от-
ходят подобные концепции от общеизвестных истин,
прочно утвердившихся и в диалектико-материалистиче-
ской философии?
Естествоиспытатель. Да, методологической четкости
кое-кому из исследователей явно недостает. Что в пер-
вую очередь бросается в глаза: стоит только появиться
какой-нибудь «новинке», и тотчас кое-кто из них готов
забыть о многовековых, в мучениях выработанных до-
стижениях науки и броситься вдогонку за призрачным
миражем. И что угодно готовы принести в жертву ново-
явленной идее. Но не менее удивительно другое: многие
философы, как загипнотизированные, забыв о своей
принципиальности, даже не пытаются возражать. По-
пробуем выяснить: почему же возникла в науке такая
странная и ни в коей мере не терпимая ситуация?
Философ. В какой-то мере объяснение содержится в
словах Плеханова, сказанных в начале нашего века:
«Наша читающая публика равнодушна теперь к мате-
риализму... Это плохой признак; это показывает, что па-
ша читающая публика продолжает носить длинную кон-
сервативную косу за своей спиной даже в такие пери-
оды, когда она полна самых, по-видимому, бесстрашных
и «передовых» теоретических «исканий». Историческое
несчастье бедной русской мысли заключается в том, что
даже в периоды ее высочайшего революционного подъ-
ема ей крайне редко удается высвободиться из-под
влияния буржуазной мысли Запада, той мысли, которая
не может не быть консервативной при свойственных
теперь Западу общественных отношениях»*.
По-видимому, такая оценка справедлива в опреде-
ленной мере для наших дней. Советское общество пере-
* Плеханов Г. В. Избр. филос. произв., т. 3, М., 1957, с. 219.
7
живает сейчас один из важнейших этапов обновления
социалистических отношений. Поэтому в принципе не
удивительно, что общественно-политический подъем в
стране совпал с периодом теоретических исканий.
Некоторые наиболее трезво и честно мыслящие за-
падные ученые с тревогой оценивают опасность идеоло-
гической ситуации, сложившейся в современной науке.
Вот одно высказывание, принадлежащее крупнейшему
бельгийскому ученому (русского происхождения), лау-
реату Нобелевской премии Илье Пригожину, который
не без удивления констатирует заметное смещение
«в сторону возрождения мистицизма в среде представи-
телей печати и даже в самой науке, особенно среди спе-
циалистов по космологии»*.
Естествоиспытатель. Действительно, в области есте-
ственных наук, особенно в космологии, материалистиче-
ский подход к изучению явлений природы в ряде слу-
чаев находится в тени, им пренебрегают, а новые гипо-
тезы и фантастические положения выдвигаются как но-
вейшие достижения научно-технической революции. Та-
кая двойственность методологического подхода являет-
ся источником застоя и кризиса в науке.
Философ. Концепция двух истин не нова. В средние
века с ее помощью пытались оградить науку от диктата
религии. Ныне некоторые рассуждают примерно так:
у философии диалектического материализма своя исти-
на, а у нас своя, «Избавьте нас от диктата», — вслух не
говорится, но подразумевается. Диалектический мате-
риализм в его основополагающих выводах пытаются
изобразить в роли этакого барьера, мешающего как
следует развернуться «передовой мысли».
«Но ведь философия не может отрицать научных от-
крытий», — не замедлит возмутиться какой-либо «нова-'
тор». Разумеется, научных открытий философия не от-
* Пригожин И., Стенгере И. Порядок из хаоса: новый:
диалог человека с природой. М., 1986, с. 77.
е
рицает и никогда не отрицала, да дело в том, что за
научные открытия нынче почему-то нередко стали вы-
даваться теоретические предположения, которые в луч-
шем случае могут претендовать на одну из возможных
интерпретаций бесспорных фактов, полученных опыт-
ным путем.
Естествоиспытатель. Выдавать математическую фор-
мулу, открытую «на кончике пера», за научный факт —
предприятие весьма рискованное, поскольку ее связь
с экспериментально полученными данными нередко бы-
вает непреднамеренно искажена. Научный факт как
осмысленный фрагмент природной действительности да-
леко не всегда отражается в теории непосредственным
образом. И если какая-то теория усиленно эксплуати-
рует один или несколько экспериментально установлен-
ных фактов, совсем еще не значит, что тем самым авто-
матически доказывается абсолютная истинность данной
теории. Приведу тривиальный пример. Известно такое
утверждение: «Солнце всходит и заходит». В этой эле-
ментарной самоочевидности данного житейского факта
нетрудно ежедневно убедиться всякому зрячему, если
только он не проживает за Полярным кругом. Из приве-
денного факта, казалось бы, с очевидностью следует,
что Солнце вращается вокруг Земли — по такой при-
мерно простой и наглядной схеме рассуждали тысячи
и тысячи приверженцев системы Птолемея. Но истина,
как извес ; но, оказалась диаметрально противополож-
ной, казалось бы, из опыта вытекающему и безукориз-
ненно объясненному факту. Другими словами, одними и
теми же фактами могут подкрепляться совершенно раз-
личные теории или, наоборот, научный факт может по-
лучать самые различные теоретические объяснения.
Философ. «А все-таки наука нейтральна, истина не
ведает границ», — начнет привычно утверждать совре-
менный «новатор»-объективист. Нейтральной науки,
коль скоро она связана с конкретным мировоззрением,
никогда не было, нет и быть не может. Конечно, науч-
9
ные истины имеют общечеловеческую ценность. Но весь
вопрос в том: что считать истиной? Интересы не толь-
ко классов, но и отдельных групп и даже личностей на-
кладывают неизбежный отпечаток на истолкование не-
преложных фактов, и последние, преломляясь сквозь
призму определенной идеологии или мировоззрения, мо-
гут изменяться до неузнаваемости. Истина, безусловно,
всегда имеет общечеловеческую природу, но не все из
того, что причисляется к сладкозвучному понятию об-
щечеловеческого, есть истина.
Современные «архиреволюционеры» от науки не за-
думываясь отказываются от таких понятий, как «мате-
рия», «пространство», «время», «бесконечность», не го-
воря уж о прочих «мелочах». Все это ведет к игнориро-
ванию основополагающих материалистических принци-
пов, к замене материалистического видения мира мисти-
цизмом.
Конечно, ни один из так называемых «новаторов» не
признается, что он отвергает материалистическое реше-
ние основного вопроса философии. Не признать-то он не
признает —зато на деле проводит линию, прямо проти-
воположную своим благим заверениям. Ведь если ты
признаешь, что содержание мышления отображает объ-
ективные закономерности природы, то должен на деле
уметь показать, как это конкретно проявляется в теоре-
тических моделях, математических формулах и т. д.
А этого-то и не происходит.
Вместе с тем не следует забывать и уроков прошло-
го. Диалектический материализм всегда искал и умел
находить «рациональное зерно» в философском идеализ-
ме. Общеизвестно, что классическая немецкая филосо-
фия в лице таких крупнейших идеалистов, как Кант,
Фихте, Шеллинг, Гегель, является теоретическим источ-
ником марксизма. Поучителен и ленинский афоризм:
«Умный идеализм ближе к умному материализму, чем
глупый материализм» *.
* Ленин В. И. Поли, собр. соч, т. 29, с. 248.
10
ЗДРАВЫЙ СМЫСЛ
Естествоиспытатель. Давайте же вместе с читателем
разберемся в том, каким образом надо изучать пробле-
мы познания мироздания, чтобы достичь наилучших ре-
зультатов в этой области. Для этого, кроме любозна-
тельности и терпения, которыми мы должны вооружить-
ся, необходимо: исходить из материалистических прин-
ципов миропонимания (материя — первична, созна-
ние— вторично); уважать проверенные практикой за-
коны природы (закон сохранения энергии, вещества и
др.); не увлекаться гипнотизирующим действием гипо-
тез; не доверять ощущениям, а проверять их на практи-
ке; рассматривать явления системно и во взаимодей-
ствии; не пренебрегать логикой и здравым смыслом;
уважать роль и значение накопленного человечеством
научного базиса.
Мне представляется, что на протяжении длительной
и противоречивой истории люди нашли достаточно на-
дежные ориентиры, позволяющие разбираться в сущно-
сти предметов и явлений. В первую очередь — это здра-
вый смысл. Сама жизнь заставила человека опираться
в своих действиях на здравый смысл, который подска-
зывал, что при наблюдении явлений окружающего мира
нужно быть бдительным: «не верь глазам своим», «до-
веряя — проверяй», «семь раз отмерь, один раз отрежь»
и т. д.
Философ. Понятие «здравого смысла» сыграло в ис-
тории науки двойственную роль. С одной стороны, кон-
цепция здравого смысла была оружием материализма
в его борьбе против идеализма и религии. У крупней-
шего французского материалиста XVIII века Поля
Гольбаха есть трактат, который так и называется
«Здравый смысл, или Естественные идеи, противопо-
ставленные идеям сверхъестественным». По Гольбаху,
здравый смысл «простейшим путем ведет к познанию
простейших истин, позволяет отвергнуть наиболее во-
11
пиющие нелепости и выявить явные противоречия» *.
С другой стороны, к здравому смыслу апеллировали
противники научного мировоззрения. «Убийственным
аргументом», например, с точки зрения тех, кто отказы-
вался принимать идею о шарообразности Земли, был и
такой: шарообразность Земли предполагает, что на ее
противоположной стороне люди (антиподы) должны
ходить вниз головами, а это, дескать, противоречит
здравому смыслу. Примерно такие же «доводы» с по-
зиций здравого смысла выдвигались и против «копер-
никовской ереси»: раз Солнце восходит на востоке и
заходит на западе, то это и есть неопровержимое дока-
зательство того, что оно вращается вокруг Земли.
Классическая немецкая философия в лице Канта,
Фихте, Гегеля, снисходительно относившаяся к мате-
риализму как к примитивной философии, отводила
здравому смыслу низшую ступень в восхождении позна-
ния на вершины абстракции, якобы вообще недосяга-
емые ни для материализма, ни для здравого смысла.
Аналогичным образом рассуждали и творцы физики и
космологии XX века. «Безумные идеи» (термин, введен-
ный в научный обиход Нильсом Бором) квантовой ме-
ханики и теории относительности во многом противо-
речили не только представлениям классической науки,
но и здравому смыслу. При этом здравый смысл истол-
ковывался в плане обыденного сознания, и апелляция
к нему автоматически означала сползание с научных
позиций на житейские. В дискуссиях — печатных и пуб-
личных— которые сопровождали становление современ-
ной физики, говорили примерно так: «Ты взываешь к
здравому смыслу? Это же значит, что тебе попросту не
дано постичь истину и достижения новой теоретической
физики».
Между тем здравый смысл играет отнюдь не второ-
* Гольбах П. Письма к Евгении, Здравый смысл. М., 1956,
с. 245,
12
степенную роль в научном познании. Он не просто по-
зволил человеку научиться осмысливать окружающий
мир, выработать для этого соответствующие формы
мышления, но и обеспечил выживание человеческого
рода. Именно «наивный реализм», как презрительно
именовали здравый смысл идеалисты уже в XX веке,
безо всяких философских ухищрений позволил человеку
осознать, что мир материален и познаваем, что в ощу-
щениях нам дана объективная реальность.
Отвечая идеалистам — и прошлого, и настоящего —
В. И. Ленин так выразил отношение диалектического
материализма к «наивному реализму» или «к здравому
смыслу». «Наивный реализм» всякого здорового челове-
ка, не побывавшего в сумасшедшем доме, или в науке
у философов-идеалистов, состоит в том, что вещи, сре-
да, мир существуют независимо от нашего ощущения,
от нашего сознания, от нашего Я и от человека вообще.
Гот самый опыт (не в махистском, а в человеческом
смысле слова), который создал в нас непреклонное
убеждение, что существуют независимо от нас другие
люди, а не простые комплексы моих ощущений высоко-
го, низкого, желтого, твердого и т. д, — этот самый
опыт создает наше убеждение в том, что вещи, мир, сре-
да существуют независимо от нас. Наши ощущения, на-
ше сознание есть лишь образ внешнего мира, и попятно
само собою, что отображение не может существовать
без отображаемого, но отображаемое существует неза-
висимо от отображающего. «Наивное» убеждение чело-
века сознательно кладется материализмом в основу его
теории познания»*.
Таким образом, здравый смысл в очерченных выше
границах обеспечивает нашу способность осмысливать
окружающий мир, и мы можем порекомендовать чита-
телю в своей деятельности придерживаться его. Что
можно посоветовать еще, чтобы избежать ошибок?
* Л е н и н В. И. Поли. собр. соч., т. 18, с. 65—66.
13
ИСКАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ
Естествоиспытатель. Когда мы пытаемся познать
явление или процессы и выявить их сущность, то каж-
дый раз необходимо контролировать, насколько пра-
вильны теоретические и экспериментальные данные, ко-
торые мы берем в основу нашего анализа. Очень часто
ошибки и заблуждения происходят из-за неправильных
начальных посылок.
Дело в том, что сам организм человека далеко не
совершенен. Его органы чувств ограничены по чувстви-
тельности, быстродействию, диапазону измерений и дру-
гим характеристикам. Его мозг, несмотря на большой
объем памяти, может терять информацию вследствие
утомления, рассеянности, отвлечения или забывчивости.
Поэтому человек может неправильно истолковывать ин-
формацию в полученном сигнале, что и обуславливает
искажение исходных данных для формирования по-
нятий.
Чтобы обнаружить какие-то закономерности в оке-
ане случайных сигналов и явлений природы, в мозгу
человека выработался определенный способ освоения
получаемой извне информации, открытый И. П. Пав-
ловым. Этот способ основан на том, что в мозгу выра-
батываются условные рефлексы. Все сигналы, воспри-
нимаемые различными органами чувств, сопоставляют-
ся в мозгу между собой. Если сигналы от каких-либо
органов чувств возникают одновременно и повторяются
многократно, то между клеточками-нейронами мозга
возникают вполне материальные связи, фиксирующие
выявленную закономерность между случайными процес-
сами (условный рефлекс). Если совпадение сигналов
прекращается, то приобретенный рефлекс постепенно
исчезает. Такой процесс обработки информации назы-
вается корреляционным. Следовательно, наш мозг яв-
ляется сложнейшей и чрезвычайно совершенной корре-
ляционной «машиной», способной выявлять закономер-
14
ности в случайных процессах, обучаться, накапливать
знания и применять их на практике.
Однако в подобном процессе познания есть и слабые
стороны. Например, систематические искажения воспри-
нимаемых сигналов могут вызвать неправильное (оши-
бочное) представление о сущности явлений; а совпаде-
ние по времени сигналов, совершенно не связанных
функционально между собой, может выработать реф-
лексы (элементарные понятия), далекие от истины. Со-
циальная природа человека дает возможность выяв-
лять такие ошибки познания, опираясь на производ-
ственную и научную практику.
Философ. Чувственное отражение действительно-
сти— фундамент для ее теоретического, научного осмы-
сления. Чувственные каналы, связывающие нас с мате-
риальным миром, способы нашего взаимодействия с ним
накладывают неизбежный отпечаток на мыслительные
процессы человека. Понятно, что современный человек
и тем более — ученый, вооруженный научной методоло-
гией и знанием логики, действует и размышляет не сти-
хийно. Но несмотря на колоссальные завоевания пауки
и практики, несмотря на громадную дистанцию, отделя-
ющую современное теоретическое мышление от теорети-
ческого сознания тех, с кого наука начиналась, ученый
XX века так же не застрахован от всякого рода ошибок
и заблуждений, как и его далекий предшественник.
Материальный мир, физическая природа, частью кото-
рой является сам человек, продолжают преподносить
нам сюрприз за сюрпризом, «обманывая» и чувства и
разум своей кажущейся простотой. Наверное, современ-
ное естествознание может привести немало примеров
разного рода «коварства» природы?
Естествоиспытатель. У природы «коварства» очень
много. Начнем с того, что каждый из нас видит еже-
дневно. Например, мы всегда видим небесный свод как
бы приплюснутым в вертикальном направлении. Сте-
пень сплюснутости небесного свода зависит от освещен-
15
ности: днем больше, чем ночью. В результате этой ка-
жущейся сплюснутости свода мы на глаз всегда оши-
бочно оцениваем высоту визируемых точек. Так, напри-
мер, вблизи горизонта дуга в пять градусов будет пере-
оценена почти в два раза больше, а вблизи зенита, на-
оборот, она будет оценена в два раза меньше.
Наблюдая Солнце и Луну у горизонта, нам кажутся
их размеры значительно больше, чем в период, когда
они находятся высоко над горизонтом. Это изменение
видимых размеров доходит до 4—5 раз. Облака у гори-
зонта также кажутся значительно большими, чем в дей-
ствительности. Оценка высоты предметов, возвыша-
ющихся над линией горизонта (горы, башни и т. п.),
обычно бывает преувеличенной.
Причинами этих явлений является искажение свето-
вых сигналов из-за преломления хода световых лучей
в атмосфере, толщина слоя которой в направлении на
зенит намного меньше, чем в направлении на горизонт.
От искажения световых сигналов при прохождении в
облаках возникают особые световые явления — радуга,
венцы около светил, гало и т. д. Эти явления объясня-
ются преломлением, отражением и дифракцией света,
происходящими на элементах облаков.
Если человеку не известны подобные искажения сиг-
налов, то он может сделать неправильные выводы, на-
пример, что Солнце и Луна по мере восхождения к зе-
ниту меняют свои размеры или что расстояние от Солн-
ца и Луны в направлении к горизонту меньше, чем в
направлении к зениту, то есть что Солнце и Луна то
удаляются, то приближаются к Земле. Не надо думать,
что об искажении сигналов все уже известно. А бывает
ведь и так: человек знает об искажении конкретных
сигналов, но применительно к своим исследованиям их
не учитывает. Например, некоторые не учитывают иска-
жение световых и звуковых сигналов в относительном
движении тел. Известно, что, когда наблюдаемый объ-
ект движется относительно наблюдателя, происходит
16
искажение частоты воспринимаемых сигналов, измене-
ние направления движения сигнала от объекта, искаже-
ние видимой формы объема и его размера, кажущееся
изменение сил взаимодействия и масс. Действительно,
если какое-либо транспортное средство движется к нам
или от нас, то звуковой сигнал от него соответственно
повышает свой тон или понижает. При световых сигна-
лах в таких случаях наблюдается голубое смещение
спектра излучений или красное смещение. На примере
летящего самолета можно наблюдать искажение нап-
равления сигнала. Направление звука от самолета зна-
чительно отклоняется от направления его видимого об-
раза. В звездном мире истинное направление на отдель-
ные звезды искажается за счет движения Земли вокруг
Солнца (так называемая звездная аберрация). Из-за
отклонений направления воспринимаемого сигнала мо-
жет изменяться форма наблюдаемого объекта и раз-
меры наблюдаемых тел.
Изменения взаимодействий между телами в зависи-
мости от их относительной скорости движения можно
наблюдать повседневно. Например, при движении тела
относительно среды (воздушной или водной) сила со-
противления (или давления) возрастает в зависимости
от скорости движения тела в среде. Недооценка иска-
жений сигналов в относительном движении может вы-
звать существенные ошибки в познании природы.
Таким образом, если мы пытаемся, анализируя вос-
принимаемые явления, выявить сущность процессов, в
первую очередь надо обнаружить возможные искаже-
ния сигналов, которые мы берем в основу нашего ана-
лиза, установить причины этих искажений и устранить
ошибки наблюдений.
ПРИБОРЫ ТОЖЕ ОШИБАЮТСЯ
Философ. Все эти искажения, подстерегающие нас
на каждом шагу и чреватые досадными ошибками, гро-
17
зят серьезными бедами, когда вторгаются в научное
исследование. Однако в настоящее время для исследо-
ваний применяются весьма надежные приборы. Как тут
быть с погрешностями?
Естествоиспытатель. Благодаря созданию совершен-
ных и новых приборов и развитию электронно-вычисли-
тельной техники человек как бы приобрел новые органы
чувств, способные видеть необычайно далеко в звездном
пространстве (телескопы и радиотелескопы), видеть
сквозь толщи вещества (рентгеновские, ультразвуковые
и др. аппараты), слышать и видеть объекты на расстоя-
ниях в десятки и сотни миллионов километров (радио и
телевидение) и т. п.
Однако несмотря на такое гармоническое сочетание
человеческих возможностей и технических средств изу-
чения и познания природы, многие наблюдаемые явле-
ния в области микромира и макромира остаются зага-
дочными. Замечено даже, что чем более совершенны
измерительные приборы и чем дальше проникает чело-
век в глубь мироздания, тем больше открывается и на-
капливается необъяснимых и загадочных явлений.
Ошибки, которые возникают при экспериментальных
исследованиях, могут быть инструментальными и мето-
дическими. Инструментальные ошибки возникают вслед-
ствие недостатков конструкций приборов и вычислитель-
ных устройств. Чтобы прибор получился достаточно точ-
ным и надежным, требуются усилия многих ученых, ин-
женеров и рабочих. Эти трудности постепенно преодоле-
ваются благодаря коллективным усилиям людей и про-
грессу в области науки и техники.
Более коварными и сложными являются методиче-
ские ошибки, возникающие как результат несовершен-
ства применяемых методов измерения и недостаточного
знания природы явления, влияния окружающей среды и
относительного движения объектов. Причины этих оши-
бок являются внешними по отношению к органам чувств
человека и техническим средствам. Если человек
18
пе знает о методических ошибках измерений в каждом
конкретном случае, то результаты измерений могут
быть настолько искажены, что он не сможет понять суть
явления. Таким образом, при изучении явлений и тайн
природы необходимо учитывать погрешности восприя-
тия сигналов органами чувств человека и измеритель-
ных приборов, особенно методических, вызванных внеш-
ними условиями. Именно в этом кроется одна из важ-
нейших причин неправильного толкования сущности
изучаемых явлений, появления идеалистических тракто-
вок и необоснованных гипотез.
ЕДИНСТВО НАУК
Философ. Я бы добавил сюда еще методологические
и гносеологические ошибки. Собственно, в рамках обще*
научной картины мира методические частнонаучные
ошибки, как правило, превращаются в методологиче-
ские (философские). Проистекает это от того, что неко-
торые исследователи недостаточно правильно и недоста-
точно последовательно применяют диалектический ме-
тод. Здесь имеются в виду ученые, стоящие на маркси-
стско-ленинских позициях. Что же касается их коллег,
опирающихся на иные идеологические установки, то
здесь сплошь и рядом приходится сталкиваться с миро-
воззренческим и методологическим произволом. Не ста-
нем углубляться в историю, обратимся к свежим при-
мерам. Вот философско-естественнонаучные рассужде-
ния известного американского физика-теоретика Джона
Уилера: «Порождая на некотором ограниченном этапе
своего существования наблюдателей-участников, не при-
обретает ли, в свою очередь, Вселенная посредством их
наблюдений ту осязаемость, которую мы называем ре-
альностью? Не есть ли это механизм существования?..
Не порождают ли каким-то образом миллиарды наблю-
дений, как попало собранных вместе, гигантскую Все-
19
ленную со всеми ее величественными закономерностя-
ми?....Изучающего современную физику или химию
не должно беспокоить, если окажется, что сущность все-
го, чем он занимается, происходит в конечном счете из
хаоса бесчисленных элементарных актов наблюдателей-
участников» *.
Как видим, Уилер ставит существование Вселенной и
всего материального мира в зависимость от того, на-
блюдаются они или нет и каким именно способом на-
блюдаются. Одним словом: есть наблюдатель — есть и
Вселенная, нет наблюдателя — ничего нет вообще. Ти-
пично субъективно-идеалистический подход. Так рас-
суждали и Беркли, и Мах с Авенариусом.
Но ошибка, совершаемая Уилером, вовсе не его лич-
ное заблуждение как ученого. Американский физик во
многом исходит из концепции, утвердившейся достаточ-
но широко и прочно, согласно которой описание законов
природы ведется с точки зрения систем координат, при-
веденных к условно неподвижной или условно переме-
щающейся системам. Покоится такая система с разме-
щенным в ней наблюдателем — одна картина (про-
странственная протяженность, временная длительность,
масса и т. п.); перемещается — совсем другая картина.
А если к двум обычно используемым в физике системам
прибавить еще десяток, или сотню, или тысячу — то
получится столько систем, сколько и разных картин.
Своего рода «координатный идеализм»!
Естествоиспытатель. Ваше заключение совершенно
справедливо. Ставить материю в зависимость от систе-
мы координат (причем бывают ситуации, когда материя
попросту «уничтожается») — явная нелепость. И доба-
вим: недозволительная и непростительная методологиче-
ская ошибка. Это как раз тот типичный пример, когда
на первый взгляд сугубо специальный вопрос превра-
* Уилер Дж. Квант и Вселенная. — В ки.: Астрофизика,
кванты и теория относительности. М., 1982, с. 555—556.
20
щается в философско-мировоззренческую проблему. По*
лобный подход неминуемо ведет в сторону от науки, а
незначительные на первый взгляд «методические ошиб-
ки» превращаются в серьезные методологические про-
счеты.
Философ. Теперь обратимся к гносеологическим
(теоретико-познавательным) ошибкам. Один показа-
тельный пример. В старинной вьетнамской живописи
распространен такой сюжет: рыбы пытаются схватить
отражение Лупы, нарисованное на дне. Рисунок — ре-
зультат ошибочного восприятия, подкрепленного незна-
нием законов отражения света. При взгляде сверху
мнимое изображение Луны действительно кажется распо-
ложенным в глубине. В воде же, где находятся рыбы, ни-
какого отражения Луны нет. Если бы исследователь пол-
ностью доверял органам чувств, его ошибкам не было
бы конца. Но человек на то и человек, чтобы корректи-
ровать данные опыты с помощью логического мышле-
ния. Обезьяна заглядывает за зеркало, пытаясь обна-
ружить там вторую обезьяну! Маленький ребенок тоже.
Взрослый цивилизованный человек — никогда. Следо-
вательно,
познание
в данном случае все это одно и то же), также имеют
свои изъяны — источник всевозможных ошибок.
Понятия, суждения, умозаключения, которыми опе-
рирует мыслящий человек, живут в его сознании само-
стоятельной жизнью. Появляется искушение рассматри-
вать их в отрыве от объективной действительности, ко-
торая в них отображается. Идеалист так и поступает.
Мало того, считает идеальное и те же абстракции пер-
воосновой мира. Например, Гегель считал природу ино-
бытием абсолютной логической идеи.
Естествоиспытатель. Таким образом, можно сформу-
лировать такой совет-требование: действенное и подпо-
кровное научное знание должно основываться на неде-
лимом единстве физики (естествознании) и философии
чувства, рассудок, разум, или теоретическое
(говорят еще: рациональное, логическое —
21
(материализма). Плох тот научный работник, который
видит только эксперимент, но не понимает до конца его
физической сути, отдает на откуп расчету и пренебре-
гает философией.
Еще хуже не менее узкий специалист, «чистый тео-
ретик-математик», который рассчитывает, но не умеет
или просто не желает мыслить на основе материалисти-
ческой философии и диалектики. Пренебрегая филосо-
фией, он противопоставляет ей «чистую строгую мате-
матическую логику», свободную от гносеологических
ограничений. Поэтому часто получается так, что за мно-
жеством фактов и экспериментов такой специалист не
видит их физического существа и представляет себе все
имеющиеся у него факты в искаженном миропонима-
нии. Щеголяя научным авторитетом, слепо «защищая
науку», такие «теоретики» мешают прогрессу и надолго
задерживают развитие, устанавливая своей «авторитет-
ной» властью всевозможные «непробиваемые плотины»
для инакомыслящих.
АВТОРИТЕТЫ В НАУКЕ
Философ. Да, к сожалению, есть много дутых науч-
ных авторитетов... Ведущие ученые сетуют, что в совре-
менных выводах кроется достаточно много неизвестного
и что нам еще только предстоят научные открытия по
ту сторону от уже известного. Приведу одну интересную
цитату — пространное признание общего методологиче-
ского плана, откровенно и трезво оценивающее реаль-
ное положение дел (советуем отнестись к нему внима-
тельно, ибо не так часто ученые приоткрывают дверь в
«святая святых»).
Морис Клайн: «Электромагнитные волны, как и гра-
витация, обладают одной замечательной особенностью:
мы не имеем ни малейших представлений о том, какова
их физическая природа. Существование этих волн под-
22
тверждается только математикой — и только математи-
ка позволила инженерам создать радио и телевидение,
которые нашим предшественникам показались бы поис-
тине сказочными чудесами. То же можно сказать и о
всевозможных явлениях атомной и ядерной физики. Ма-
тематики и физики-теоретики говорят о полях (гравита-
ционном, электромагнитном, поле электрона и других
частиц) так, словно все эти поля — «материальные»
волны, которые распространяются в пространстве и вы-
зывают различные наблюдаемые эффекты, подобно, ска-
жем, волнам на воде, бьющим о борт судна или разби-
вающимся о скалы. Но все эти поля не более чем
фикции. Их физическая природа нам неизвестна. Они
лишь отдаленно связаны с наблюдаемыми явлениями,
например, с ощущениями света, звука, движения мате-
риальных тел, с радио и телевидением. Беркли некогда
назвал производную призраком навсегда ушедших ве-
личин. Современная физическая теория имеет дело с
призраком материи. ...Современную науку неоднократно
восхваляли за то, что, дав рациональные объяснения
явлений природы, она исключила духов, дьяволов, анге-
лов, демонов, мистические силы и анимизм. К этому не-
обходимо добавить теперь, что, постепенно изгоняя
физическое и интуитивное содержание, апеллирующее
к нашему чувственному восприятию, наука исключила
и материю. Теперь она имеет дело только с синтетиче-
скими и идеальными понятиями, такими, как поля и
электроны, о которых единственно, что нам известно,
это управляющие ими математические законы. После
длинных цепочек дедуктивных умозаключений наука
сохраняет лишь небольшой, но жизненно важный кон-
такт с чувственными восприятиями. Наука — это ра-
ционализированная фикция, рационализирована она ма-
тематикой».
Представляют интерес и другие мнения авторитет-
ных ученых по этой проблеме.
Альберт Эйнштейн: «...Если теоремы математики
Z3
прилагаются к отражению реального мира, они не точ-
ны; они точны до тех пор, пока они не ссылаются на
действительность».
Арнольд Зоммерфельд: «В старой теории мы много
могли объяснить, но не многое рассчитать. Сегодня мы
не многое можем объяснить, но многое можем рас-
считать».
Анри Пуанкаре: «Не важно знать, что такое сила,
а важно знать, как ее измерить».
Ричард Фейнман: «Важно понимать, что физике
сегодняшнего дня неизвестно, что такое энергия... Про-
сто есть формулы для расчета определенных численных
величин; сложив их, мы всегда получаем одно и то же
число...»
Роберт Милликен: «Я прошу вас выслушать ответ
экспериментатора на основной и часто предлагаемый
вопрос: что такое электричество? Ответ этот наивен, но
вместе с тем прост и определен. Экспериментатор кон-
статирует прежде всего, что о последней сущности
электричества он не знает ничего».
Джеймс Джинс: «Урожай, пожинаемый физикой,
всегда состоит из набора математических формул. Под-
линная сущность материальной субстанции непозна-
ваема».
Естествоиспытатель. Как видно из выборочно приве-
денных мнений ведущих ученых XX века, нам еще пред-
стоят многие открытия по ту сторону от уже известного.
Высказывание же Джинса лишний раз демонстрирует,
что от концептуальной неустроенности до агностициз-
ма — всего один шаг.
Философ. Современный агностицизм пронизывает
буржуазную философию и социологию. Что касается
естествоиспытателей, то их агностические настроения
несколько трансформировались: тезис «Непознаваемо!»
эволюционировал в тезис «Нечего больше познавать».
Послушаем двух лауреатов Нобелевской премии, физи-
24
<ов-теоретиков Ричарда Фейнмана и Марри Гелл-Мана.
По мнению Фейнмана, не за горами время, когда будут
получены ответы на 99,9 процента вопросов, волну-
ющих науку, затем — на 99,99, 99,999 процента и так
далее, пока научные исследования вообще не потеряют
всякий смысл. Гелл-Ман пытается обосновать то же са-
мое утверждение с помощью психологических доводов:,
человеческому терпению (и финансовым ресурсам) в не-
далеком будущем придет конец, и достигнутый уровень
знаний административным путем будет объявлен окон-
чательным.
Не правда ли, странная аргументация? Самое глав-
ное — она не нова. Еще Гегель объявлял свою систему
не только вершиной, но и завершением всей философии.
На величие и бессмертие у Гегеля были бесспорные
права, в остальном же он, мягко говоря, заблуждался.
В естествознании в конце XIX — начале XX века среди
многих ученых — цвета тогдашней науки — тоже бы-
товало мнение, что, например, в физике теоретику боль-
ше делать нечего: все уже открыто и разложено по сво-
им полочкам. Эту благодушную самоуспокоенность, как
известно, нарушил «великий революционер радий»
(и можно добавить — великий революционер квант).
Не напоминает ли ситуация в современной науке ту, ко-
торая сложилась в начале века?
Естествоиспытатель, Весьма напоминает! Многие
ученые не зря заявляют: мы стоим на пороге великих
открытий. Некоторые предсказывают приближение но-
вой научно-технической революции. Однако противоре-
чивость самого научного познания, множество ошибок
и заблуждений, встречающихся на его пути, продолжа-
ют питать агностицизм, неверие в возможность пости-
жения истины и даже страх перед неизведанным,
боязнь ошибиться при столкновении с ним. Такая осто-
рожность — результат трудного и мучительного разви-
тия естествознания и других наук, развившихся в борь-
бе со спекулятивной натурфилософией. Физика до Га-
25
лилея и Ньютона, астрономия до Коперника и Кеплера,
химия до Ломоносова и Лавуазье, биология до Дарви-
на и Менделя зачастую бродили в потемках и давали
многим закономерностям природы самое фантастиче-
ское истолкование.
Философ. Важнейшей особенностью, революционизи-
рующей весь ход развития науки в XX веке, явился от-
каз опытного естествознания от поисков сущностного
(читай — натурфилософского) объяснения природных
законов и переход к их количественному, математиче-
скому описанию. Знаменитое Ньютоново «Гипотез не
измышляю!» было знаменем, под которым естествозна-
ние на протяжении более чем трех веков одерживало
одну победу за другой. Современный переход к матема-
тизированным понятиям, их количественным формули-
ровкам и чисто математическим выводам из конструи-
руемых формул привел не только к поразительным
успехам, но и к заметным издержкам. О них-то боль-
шинство математиков и естествоиспытателей вплоть до
наших дней если и не пытается умышленно умалчивать,
то, во всяком случае, не старается слишком часто н
слишком громко говорить.
Между тем произошло вот что. Создав при помощи
всемогущей математики концептуальную картину мира,
естествознание не только плотно захлопнуло дверь пе-
ред всякого рода умозрительными гипотезами и домыс-
лами, но и постепенно оторвало математические симво-
лы, составляющие формулы, от физической (и в более
общем виде — от материальной) реальности. Ученые
как бы забыли о самом объективном мире, считая его
закономерностями только те, которые фигурируют в ви-
де математических описаний; при этом самими матема-
тическими абстракциями стали оперировать достаточно
произвольно, подчиняя их сугубо математическим пра-
вилам. Все это в конечном счете не могло не привести
к кризису, одним из характерных следствий которого,
по словам В. И. Ленина, явилось забвение материи ма-
26
рматиками: «Материя исчезает», остаются одни урав-
1 К-' *’
нения» <
формула — и на «входе» и на «выходе» — не может
лать больше, чем заключено в составляющих ее
понятиях. Сами эти понятия, находящиеся между собой
в «жестких» отношениях в составе конкретной форму-
лы отображают столь же конкретные отношения (или
законы как устойчивые, повторяющиеся, необходимые
связи и отношения) материального мира. Уже в силу
этого никаких абсолютных формул, описывающих не-
исчерпаемый и целостный материальный мир, не было
и быть не может. Те же формулы или уравнения, кото-
рые пытаются выдать за абсолютный закон, исчерпыва-
ющий все богатство и бесконечность движущейся мате-
рии** у- при всем уважении к соответствующим част-
ным наукам и авторам, их представляющим, — отра-
жают лишь малую толику, ограниченную часть матери-
ального мира и конечный отрезок его развития. Вместо
элементарного гносеологического анализа и раскрытия
материальных корней абстракций нам попросту предла-
гается взглянуть на материальный мир сквозь монокль
такой формулы и уверовать, что он может существовать
и развиваться в границах, установленных искусственной
математической конструкцией.
Мало того, подобная абстрактная конструкция неза-
медлительно объявляется «одним из самых крупных
завоеваний человеческого гения за всю историю есте-
ственнонаучного знания», в корне меняющим «основопо-
ложения прежнего научного мировоззрения» ***. Един-
ственно, в чем прав сей восторженный автор, несомненно:
абсолютизируемый им подход действительно в корне ме-
няет основоположения прежнего (то есть диалектико-ма-
териалистического) мировоззрения. Но не слишком ли по-
* Ленин В. И. Поли собр. соъ, т. 18, с. 326.
** См., напр.: Марков М. А О природе материи. М., 1976
*** Турсунов А. Беседы о Вселенной. М, 1984. с, 41.
27
спешно марксистско-ленинское мировоззрение перево-
дится в разряд «бывших»?
Естествоиспытатель. Чтобы в этом разобраться, нач-
нем, как говорится, «от печки». В природе мы наблю-
даем различные явления или действия, которые чере-
дуются в зависимости от соответствующих причин и след-
ствий, При этом причины и следствия не произвольны,
а строго зависимы одно от другого. Все в природе
обусловлено существованием различных и многообраз-
ных видов ее движения.
Люди науки мучительно и упорно осваивают разно-
образные связи между причинами и следствиями. Поме-
ре того, как человек познает эти связи, он старается
привести их в удобный порядок и формулирует по сво-
ему усмотрению и для себя «законы природы». Позна-
вая природу, люди всегда и много ошибались. На свете
не было и не будет ни одного человека, который не де-
лал бы ошибок того или иного характера, потому что,
только ошибаясь и варьируя, человек учится. Некоторые
на основе своего опыта делают выводы и создают науч-
ные теории. Другие, которые сами ничего не могут сде-
лать для качественного развития науки, признают эти
выводы и теории за «законы природы» и почитают себя
за «блюстителей и защитников» науки.
Между тем, отдавая честь и уважение талантливым
предшественникам, люди последующих поколений не
стоят на одном месте, и наука продолжает развиваться
дальше живыми и ошибающимися людьми. Дело в том,
что науке важны не абсолютизированные «законы при-
роды», найденные и сформулированные людьми, а исти-
на. Если идеи предшественников, которые уже ничего
не могут исправить и добавить к тому, что удалось им
совершить при жизни, считаются живыми современни-
ками незыблемыми, они становятся преградой для
дальнейшего прогресса науки. Поэтому не следует
считать научные авторитеты непогрешимыми, а их уче-
нье — догмой.
Глава 2. КАРТИНА, КОТОРУЮ НАРИСОВАЛИ
ученые
ЕДИНСТВО МИРОЗДАНИЯ
Философ. Мироздание — это единое целое, охваты-
вающее окружающее земное пространство, Землю, Сол-
нечную систему и весь многообразный звездный и га-
лактический мир, вечный и бесконечный. Понятие миро-
здания включает не только материальные тела и при-
родные явления, но и все то, что создал и организовал
человек за всю историю своего существования.
Интегрируя единую научную картину мира, диалек-
тико-материалистическая философия как бы одухотво-
ряет ее, превращает из статичной в динамичную, из за-
стывшего фотографического снимка в подвижное кине-
матографическое изображение. В целом же диалектич-
ность научной картины мира обусловлена, во-первых,
развитием самого объекта — природы и общества; во-
вторых, прогрессом науки, открывающей новые законо-
мерности и непрерывно обогащающей знания; в-треть-
их, совершенствованием методов познания; в-четвертых,
диалектическим характером практики — движущей си-
лы всей познавательной и созидательной деятельности
человека.
Естествоиспытатель. Развиваясь как единое целое,
наука воссоздает картину мира, представляющую на
каждом конкретном отрезке истории определенную
систему знаний о природе и обществе. Однако некой
абстрактной науки «вообще», естественно, в чистом ви-
де не существует: за этим понятием скрывается целое
содружество различных наук.
Частные науки изучают совершенно определенные
29
стороны, аспекты, закономерности объективной действу,
телыюсти. Вместе с тем, постоянно возникает потреб-
ность взглянуть на мир не сквозь призму отдельных на-
ук, а увидеть его на основе всего комплекса научного
знания. Отсюда возникает необходимость разработки
единой научной картины мира. Это не является чем-то
неожиданным или новым и для естествознания, Напро-
тив, стремление к целостному мировосприятию характе-
ризует научное познание на протяжении всей его исто-
рии. В наше время данная тенденция особенно усилилась.
Это можно объяснить тем, что в последнее время
стали решаться более сложные и глобальные задачи,
для решения которых объединяются усилия ученых раз
ных направлений. Например, ученые-медики привлека-
ют к решению своих проблем математиков, специали-
стов ЭВМ, физиков, химиков и др., а ученые в области
авиации и космонавтики — биологов, социологов, ме-
диков и др.
Философ. Нередко возникает вопрос о вкладе раз-
личных наук в разработку единой картины мира. Раз-
умеется, в ее формировании участвует каждая наука
У каждой, говоря образно, имеются свои неповторимые
краски: нанесенные на общее полотно, они помогают
по-своему увидеть мир. Однако такая картина получает-
ся не в результате механического соединения разроз-
ненных данных, представляемых различными науками,
а путем общего охвата взглядом, как бы брошенным не-
ким стерегущим науку стоглазым Аргусом (каждый глаз
которого представляет отдельную науку), в результате
чего и формируется всестороннее понятие о целом. Еди-
ная картина мира вообще возможна лишь постольку,
поскольку существует объективное единство природы.
В чем же оно, это единство? «Действительное единство
мира состоит в его материальности»* — этот вывод с
* Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 20, с. 43.
30
Аористической четкостью был сделан Энгельсом еще
сто лет тому назад.
Естествоиспытатель. Материальность мира обнару-
живается везде, в большом и малом. Действительно, все
тела, составляющие Вселенную, физические поля, с по-
мощью которых они взаимодействуют, среды, охватыва-
ющие окружающее пространство, материальны. Суще-
ствует и физическая общность материи. Так, например,
спектральный анализ света и космических лучей, иду-
щих от далеких звезд и галактик, показывает, что на
этих далеких от нас телах имеются те же самые хими-
ческие элементы (водород, азот, кислород, железо и
др.), атомы веществ и элементарные частицы (электро-
ны, протоны, фотоны и др.), одинаковые или несуще-
ственно отличающиеся от тех, которые мы встречаем на
Земле. Все многообразие тел и физических полей и сред
размещается в едином бесконечно большом простран-
стве. Взаимодействия между всеми видами материи так-
же подчиняются общим закономерностям: на уровне
элементарных частиц, атомов и молекул «правят бал>
электромагнитные и другие физические поля, а средн
макротел — силы всемирного тяготения.
Существует и единство обмена энергией и ипформа
цией. Более мощные потоки энергии, излучаемые не-
бесными телами, передаются через космическое про
странство телам, обладающим меньшей энергией. На
пример, Солнце передает свою энергию Земле и дру
гим планетам, и этим вся наша жизнь на Земле под-
держивается.
Свет является всеобщим носителем и передатчиком
информации. Изучая световые сигналы от небесных тел
человек познает их природу, состояние и процессы раз
вития. Да и на Земле человек с помощью света полу-
чает почти 90 процентов всего объема информации, ко-
торую ему нужно иметь в жизни. Поэтому при обсуж-
дении общей картины мира в первую очередь мы рас-
смотрим фундаментальные явления природы света.
О 1
Философ. Понятие единой картины мира как пости
янно развивающейся совокупности философских
естественнонаучных, общенаучных, технических и дру^
гих знаний о природе и обществе во всем богат,
стве их взаимодействия неизбежно приводит к понятию
мировоззрения. Понятия «картина мира» и «мировоззре-
ние» тесно связаны друг с другом, но не тождественны
(хотя они очень близки по смыслу). Общенаучное по-
знание невозможно без опоры на определенное мировоз-
зрение. Об этом говорили многие выдающиеся ученые.
Естествоиспытатель. Для большинства естествоиспы-
тателей, имеющих дело с изучением законов объектив-
ного мира, совершенно очевидно, что научное мировоз-
зрение может формироваться и развиваться только в
соответствии с материальной действительностью. «Ми-
ровоззрение, — отмечал Макс Планк, — совершенно
повисает в воздухе и легко может быть разрушено, если
оно не основано на твердой почве действительности, а
потому каждый, кто хочет выработать свое научное ми-
ровоззрение, должен сначала овладеть данной областью
фактов»
ВКЛАД ФИЛОСОФИИ
Философ. Высказывание Планка вполне созвучно с
выводом, задолго до этого сделанным Энгельсом:
для развития материалистического мировоззрения надо
исходить из самых упрямых фактов * **. Если мировоззре-
ние ложно, антинаучно — это накладывает отпечаток и
на картину, сформированную под влиянием такого ми-
ровоззрения. Тот же Планк, давая достойную отповедь
Маху, подчеркивал, что разработка научной картины
мира немыслима на основе махистской субъективно-
* Планк М. Единство физической картины мира. М., 1966,
** См.: Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 13, с. 495—496.
32
идеалистической теории познания, которая чужда вся-
кой научности*.
Естествоиспытатель. Вообще возрастающая роль
(Ьилософии в научно-техническом прогрессе — несом-
ненна. Действительно, науке предстоит решение гран-
диозных проблем для ускорения прогресса во всех
областях народного хозяйства, всех сфер жизни совет-
ского общества. Наши ученые и производственники, ре-
шая сложные научные, технические и социально-эконо-
мические задачи, вносят при их реализации много ново-
го и оригинального. Достигнутый уровень развития
естественных и технических наук позволяет получить
высокие результаты, однако при этом зачастую затра-
чиваются неоправданно большие средства, труд и вре-
мя, кроме того, не исключены и существенные ошибки.
Примеры таких ошибок и неудач в изобилии постав-
ляет наша периодическая печать, и они, к сожалению,
не редки.
Ученые в своей повседневной практике воочию убеж-
даются в том, что их подходы к решению конкретных
проблем в ряде случаев еще недостаточно обоснованы,
взаимодействие составных частей изучаемого явления
и сущность проблемы не всегда полностью раскрыты.
Это в значительной степени связано с тем, что систем-
ные подходы применяются недостаточно, разработки
страдают отсутствием логики, а решения и их обосно-
вания не подкреплены диалектическим анализом. Зача-
стую увлечение математическими уравнениями и моде-
лями, без должной привязки их к реальной действитель-
ности и особенно игнорирование роли и потребностей
человеческого фактора (а также и экологии), снижает
эффективность разработок и затрудняет их реализацию.
Философ. Грустно, увы, сознавать, что многие фило-
софы также оторвались от насущных проблем науки и
* См.: Планк М. Теория физического познания Эрнста Ма-
ха.— В кн.: Философия науки, Естественнонаучные основы мате-
риализма, г. 1, вып. 2. М., 1924, с, 35, 39.
2 В. Демин, В Селезнев 33
практики, их теоретического осмысления. И здесь нужна
активная перестройка с тем, чтобы изыскать новые под-
ходы к освоению и использованию арсеналов диалекти-
ко-материалистической методологии с целью укрепления
союза философии и естествознания.
Естествоиспытатель. Творческое взаимодействие
философов и естествоиспытателей носит диалектический
характер. С одной стороны, специалисты, представите-
ли естественных наук (а также социальных, техниче-
ских и др.), углубляются в конкретные проблемы и не
всегда могут обобщить полученные результаты. Им
нужна творческая помощь со стороны философов, чтобы
в полном объеме решить все поставленные задачи.
С другой стороны, философы, изучая свои научные
проблемы, нуждаются в конкретных результатах и фак-
тах, полученных в естествознании. Это позволяет свое-
временно углубить, дополнить и уточнить философские
исследования, а также внедрить их в практику.
В какой-то мере опыт подобного взаимодействия
философа с естествоиспытателем и демонстрируется в
нашей книге. Хотя на начальной стадии совместной ра-
боты предполагалось, что авторы книги развернут
острую дискуссию по ряду актуальных проблем изуче-
ния природы. Однако оказалось, что их точки зрения и
взгляды по многим проблемам весьма близки, а миро-
воззрение общее — диалектико-материалистическое.
Благодаря этому усилия оказались направленными в
одну сторону, что позволило решить ряд задач по-но-
вому.
РЕЛЯТИВИСТСКАЯ КАРТИНА МИРА И БЕСКОНЕЧНОСТЬ
Философ. Релятивистская картина мира накладыва-
ет множество ограничений не только на апробирован-
ные и экспериментально подтвержденные научные фак-
ты, но и на фундаментальные мировоззренческие выводы,
закрепленные всем развитием науки в виде краеуголь-
1
34
материалистических положений. В общей теории
относительности, к примеру, бесконечность Вселенной
была поставлена под вопрос и предпринята попытка
вообще вытеснить ее за пределы научного знания.
Естествоиспытатель. Поскольку в моем представле-
нии Вселенная действительно бесконечна, то одним из
первых вопросов, который возникает при изучении кар-
тины мироздания, является философско-материалистиче-
ское понимание самой бесконечности. Каковы философ-
ские взгляды на эту проблему и можно ли дать им
какую-либо общую оценку?
Философ. По этим вопросам прошла не одна науч-
ная дискуссия с участием философов и естествоиспыта-
телей. На сегодня явственно обозначился солидный пе-
ревес в сторону релятивистского решения проблемы
бесконечности. Классический философско-материалисти-
ческий вывод о бесконечности материального мира по-
чти повсеместно заменен абстрактно-математическим
подходом к понятию бесконечности. Но эти выводы не
тождественны друг другу. Впрочем, рассогласованность
взглядов на бесконечное между философией и естест-
венно-математическими науками началась давно. Георг
Кантор — создатель теории множеств и автор принци-
пиально нового математического понятия бесконечного
множества пророчески предостерегал в 1884 году:
«Я считаю, что метафизика (имеется в виду филосо-
фия. — В. Д.) и математика по праву должны нахо-
диться во взаимосвязи и что в периоды их решающих
успехов они находятся в братском единении. Затем, как
показывала история до сих пор, к несчастью, между
ними, обычно очень скоро, начинается ссора, которая
длится в течение ряда поколений и которая может раз-
растись до того, что враждующие братья уже не знают,
да и не хотят знать, что они всем обязаны друг
Другу» *.
* Кантор Г, Труды по теории множеств. М., 1985, с. 246.
2*
35
единствен,
математика
к физике и
виды мо де-
численных.
о
Рстествоиспытатель. Вообще критерии, отличающие
Философско-материалистический подход к пониманию
бесконечности от естественно-математического, очень
поосты. Во-первых, философский материализм рассмат-
ривает действительную бесконечность реального мира, а
в современной математике и релятивистской физике и
космологии конструируются различные абстрактные ма-
тематические модели, количество которых достаточно
велико, что уже само по себе свидетельствует об их
умозрительности и гипотетичности, поскольку объек-
тивно-реальный материальный мир
Во-вторых, теоретическая и прикладная
(включающая и приложение математики
космологии) анализирует различные
лей бесконечности в виде отношений
множественных, пространственных. Философия же рас-
сматривает бесконечность с точки зрения единствен-
ности, уникальности материального мира: вне материи |
или за ее пределами для нас не существует никакого
иного, нематериального бытия. В действительности для
нас материальный мир не имеет конца, то есть беско- j
нечен. 1
Философ. Внешние и внутренние отношения в прип- ;
ципе не могут быть бесконечными (в указанном выше '
смысле), они проявляются лишь в виде неисчерпаемого '
многообразия или неограниченности. Именно такого ро-
да неограниченность лежит в основе математического
понимания бесконечности, которая, по меткой характе-
ристике Ф. Энгельса, «заражена конечностью». «Дурная
бесконечность», — назвал ее Гегель.
Именно таковыми являются, например, натуральный
ряд чисел от нуля до + °°; бесконечно большие и бес-
конечно малые величины; бесконечности, появляющиеся
в результате математических преобразований, и т. д.
Несколько в ином смысле понимается бесконечность в
теории множеств: элементы множества находятся во
внутреннем отношении друг к другу, однако допускает-
36
ся неограниченное количество самих бесконечных мно-
жеств.
Однако действительная (истинная, по терминологии
Гегеля) бесконечность может быть одна, ибо единствен
сам материальный мир, двух бесконечных материй быть
не может, как не может быть двух материальных
миров.
Отсюда понятно то место, которое занимает неогра-
ниченность в современных моделях Вселенной. Совер-
шенно ясно, что такая неограниченность не имеет ни-
чего общего с действительной бесконечностью материи
за исключением того, что отображает ее строго опре-
деленные аспекты. Проецировать же заведомо оконеч-
ную, «зараженную конечностью» математическую мо-
дель на целостный материальный мир — если и допу-
стимо, то лишь при четком осознании частичности охва-
тываемой ею материального мира или отдельных его
фрагментов.
С точки зрения диалектического материализма не
подлежит сомнению, что:
— никакая модель Вселенной не в состоянии ото-
бразить всего неисчерпаемого богатства и многообра-
зия материального мира в его движении и развитии;
— математика как сугубо абстрактная и односторон-
няя наука (односторонняя — поскольку она описывает
исключительно количественные, включая и простран-
ственные, отношения, абстрагируясь от качества, сущ-
ности, материальности и т. д.) не может предписывать
материальному миру, каким он должен быть;
— никакие частнонаучные теории не могут «запре-
тить» основной вопрос философии и его материалисти-
ческое решение, материальное единство мира и его раз-
витие, бесконечность, существование в пространстве и
во времени.
Естествоиспытатель. Сила математики и других
частных наук не в противостоянии философии, а в еди-
нении с ней.
37
Философ. Согласен. Еще один из корреспондентов
Иоганна Кеплера, ректор Тюбингенского университета
Гафенреффер писал: «Ни с чем, однако, не сообразно,
чтобы действительность незамедлительно приспосабли-
валась к придуманным каждым магистром гипотезам».
Известный исследователь Морис Клайн заключает,
что математики с досадой и огорчением обнаружили,
что несколько различных геометрий одинаково хорошо
согласуются с наблюдательными данными о структуре
пространства. Но эти геометрии противоречили одна
другой — следовательно, все они не могли быть одно-
временно истинными. Математика выполняет миссию
посредника между человеком и природой, между внут-
ренним миром человека и тем, что его окружает. Ма-
тематика —• это отличающийся необычной смелостью
линий грандиозный мост между нами и внешним ми-
ром. Горько сознавать, что концы его не закреплены ни
в реальности, ни в умах людей.
Естествоиспытатель. Подобный анализ можно про-
должить. Вот обобщенное мнение современного амери-
канского методолога науки Пола Фейерабенда: «Фило-
соф, желающий изучать адекватность науки в качестве
описания мира или стремящийся создать реалистиче-
скую научную методологию, должег! отнестись к совре-
менной науке с большой осторожностью. В большин-
стве случаев современная наука гораздо более глупа и
обманчива, чем ее предшественница XV—XVII веков».
ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ
Философ. Представление о единстве пространства и
времени (пространственно-временном континууме)
сплошь и рядом связывается с разработкой теории от-
носительности. Между тем пе требуется никакого слож-
ного математического аппарата для обоснования неот-
делимости пространства от времени. Их неразрыв-
38
ть __ факт самоочевидный, тривиальный. В окружа-
ющем нас мире нет вещей, явлений, событий, которые
бы существовали или происходили только во времени
или только в пространстве. Раздельное существование
данных категорий — всего лишь результат абстрактного
мышления, оперирующего с абстракциями как с само-
стоятельными теоретическими феноменами. Наука гео-
метрия занимается изучением пространственных фигур
и отношений с учетом их движений, абстрагируясь при
этом от времени. Всякий же реальный аналог геометри-
ческих фигур существует Как в пространстве, так и во
времени: например, спичечный коробок или стеклянный
цилиндр (стакан) имеют длительность во времени с мо-
мента их изготовления и до того, пока кто-нибудь их
не поломает или не разобьет.
Естествоиспытатель. Целостная природа не отгора-
живает непреодолимой стеной время и пространство.
Они неотделимы ни от природы, ни друг от друга.
По Циолковскому, они не способны существовать во
Вселенной по отдельности, а сливаются в представле-
нии о материи как ее атрибуты. То же самое писал Вер-
надский в конце прошлого века, за двадцать лет до
появления первой работы по теории относительности:
«Бесспорно, что и время, и пространство в природе от-
дельно не встречаются, они нераздельны. Мы не знаем
ии одного явления, которое бы не занимало части про-
странства и части времени. Только для логического
удобства представляем мы отдельно пространство и от-
дельно время, только так, как наш ум вообще привык
поступать при разрешении какого-нибудь вопроса.
В действительности ни пространства, ни времени в от-
дельности мы не знаем нигде, кроме нашего вообра-
жения» *.
Философ. Естественно, и Вернадский не был перво-
открывателем. Самоочевидная истина пространственно-
* Страницы автобиографии В. И. Вернадского. М., 1981, с. 49.
39
племенного 'единства, вытекающая из обыденного опьь
та пронизывает всю историю науки и культуры. Как о
само собой разумеющемся писал о таком единстве, ц
примеру, французский поэт прошлого века Жюль Ла-
форг в притче с характерным названием «Жалоба вре-
мени и его подруги — пространства»:
Мои руки протянуты вдаль. Столько рук —
Но ни правой, ни левой Пространство вокруг
В беспредельном пути наткало парусины
Для себя, для беременной звездами сини.
Так друг друга собою наполнили мы —
Два поющих органа, две сомкнутых тьмы,
И поем каждой клеткой, молекулой каждой:
— Эю я! Это я! Но смешна наша жажда...
Естествоиспытатель. Время характеризует реальную
длительность действий, процессов, событий; простран-
ство определяет протяженность материальных тел, гра-
ницы занимаемого ими объема, относительность их по-
ложения.
Философ. Начиная с мгновенной единичной флуктуа-
ции (микроскопические «всплески») физического ваку-
ума и до галактической системы — материальные объ-
екты занимают определенный объем. Такую материаль-
ную объемность можно рассматривать трояким спосо-
бом: во-первых, как саму по себе, образованную дли-
ной, шириной и высотой определенного тела; во-вторых,
с точки зрения реальной объемности окружающей сре-
ды (в этом смысле любой предмет как бы вкраплен в
бесконечную материю); в-третьих, как отношение с дру-
гими материальными объектами (в очерченных грани-
цах объективной объемности протекают также физиче-
ские, химические, биологические и социальные про-
цессы). Понятно, что все названные аспекты реальной
пространственности существуют во времени, и такое
единство с временной длительностью обеспечивает все
разнообразие различных форм движения материи и их
взаимосвязь.
40
Человек как живое существо и материальное тело
бладает конкретными пространственными характери-
стиками и, кроме того, находится в материальной сре-
де* как правило — воздушной, но она может быть и
водной (для пловца), минеральной (если, к примеру,
зарыться в землю), космической (для космонавта).
Во всех перечисленных случаях объем человеческого те-
ла как бы вкраплен в другой материальный объем, и
первый оказывается внутренним по отношению ко вто-
рому (внутри тела также находятся молекулярные и
атомные пространственные структуры). Но одновремен-
но человек находится и в неисчерпаемых внешних и
внутренних (социальных) отношениях с другими людь-
ми или предметами — все они пространственны.
Естествоиспытатель. Простите. Чтобы нам не гово-
рить на разных языках, давайте условимся о термино-
логии. Пространство с философской стороны есть фор-
ма существования материи. Как же тогда понимать про-
странственность социальных отношений?
КАЛЕЙДОСКОП ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ОТНОШЕНИЙ
Философ. Просто имеется в виду, что и сами люди,
и преобразуемая ими природа, и создаваемый мир ве-
щей, словом, все, что ‘окружает человека как социаль-
ное существо, —• пространственно и временно.
Но продолжим. Любые статичные или динамичные
пространственные отношения можно описать математи-
чески самыми различными способами. Например, выра-
зить в теоретико-множественном аспекте (в современ-
ной математике пространством называется любое мно-
жество каких угодно объектов). В данном плане чита-
тель вправе соотнести себя со всем человечеством или
отдельными группами людей, объединенными по поло-
вому, возрастному, профессиональному, образователь-
ному, досуговому и т. п. признаку. Количество таких
41
признаков (и, следовательно, соответствующих отноше-
ний) в принципе не ограничено. Объективная основа
теоретико-множественных отношений позволяет соотне-
сти не только себя самого с кем или с чем угодно, но
и выбрать в качестве критерия такого соотношения лю-
бой признак: овал или профиль лица, цвет волос, тембр
голоса, черты характера, покрой одежды и т. д.
Данная, и без того перенасыщенная, калейдоскопи-
ческая картина пространственных отношений приобре-
тет кинематографическую подвижность и примет кине-
матический вид, если читатель свяжет себя с какой-либо
конкретной системой координат и попробует рассмотреть
собственную систему отсчета с пространственными коор-
динатами, привязанными к другим земным телам, пла-
нетам Солнечной системы, кометам, звездам, галакти-
кам и т. д. (напомним, что сами координаты бывают не
только прямоугольными, но и криволинейными, сфери-
ческими, цилиндрическими, эллиптическими и т. п.).
Так, например, в навигации (авиационной, морской,
космической), помимо некоторых из перечисленных, ис-
пользуют также системы координат: географическую,
геоцентрическую, ортодромическую, экваториальную,
орбитальную, гелиоцентрическую, галактическую*. Яс-
но, что все названные системы координат равноправ-
ны, каждая по-своему описывает свою систему объектив-
ных пространственных отношений. Верхом нелепости
было бы объявлять какую-либо одну систему истинной,
а остальные — ложными. Недопустима и абсолютизация
какой-либо одной системы. Самоочевидным фактом
является и то, что материальная действительность, ее
атрибуты, законы, свойства, отношения не зависят от
того, в какой конкретной координатной системе они
описываются.
Рассматриваемую нами пространственную действи-
* См., напр.: Селезнев В. П. Навигационные устройства. М.,
1974, с. 42—44.
42
тельность можно еще больше обогатить, описав ее со-
стояние в прошлом или спроецировав в будущее. Дру-
гими словами, для этого следует привлечь как бы чет-
вертую — временную координату, превратив тем самым
любую пространственную точку в «мировую линию»
(термин, употребляемый в теории относительности).
Такие «мировые линии» допустимо составлять для лю-
бого материального объекта: скажем, жизнь отдельного
человека можно изобразить в виде «мировой линии», а
также соотнести ее с «мировыми линиями» других лю-
дей, любых материальных тел и явлений.
Естествоиспытатель. Описывать или по-другому изо-
бражать историю любого человека, предмета или явле-
ния никому не возбраняется, при этом можно как угод-
но фантазировать. Но при выполнении научных исследо-
ваний превращать время в четвертую координату и об-
разовывать при этом «мировые линии» — своего рода
теоретический «абстракционизм». Более правильно эту
проблему решают на основе научного прогнозирования.
Философ. С этим нельзя не согласиться. Действи-
тельно, читатель может оказаться спутанным мпогояче-
истой, многослойной, состоящей из бесчисленного мно-
жества нитей сетью математических пространственных
отношений, координат и «мировых линий». Но изменит-
ся ли как-нибудь от этого его тело, физиологиче-
ские функции или психика? Сомневаюсь, что кто-
либо обнаружит у себя хоть какие-нибудь изменения
из-за того, в какой системе координат он себя предста-
вил или описал. Но ведь немало и тех, кто верит, что
координатно-соотносительное описание материальной
действительности, введение дополнительной (временной)
координаты или добавочного числа пространственных
измерений раскрывают нам саму суть пространства —
времени и глубинные закономерности природы, завися-
щие от того, в какой системе координат они описаны
иди в числе скольких измерений выражены.
43
МНОГОМЕРНОСТЬ ПРОСТРАНСТВА
Естествоиспытатель. Проблема определения мерно-
сти пространства, казавшаяся на первый взгляд про-
стой, в действительности предстала в науке как одна из
сложнейших. В этой области знаний идет длительная
теоретическая дискуссия между философами, математи-
ками и естествоиспытателями.
Философ. Чтобы понять, почему, например, простран-
ство трехмерно, попробуем вначале решить более про-
стую задачу: выяснить, на каком основании расстояния
между объектами или длины физических тел принято
выражать в одном измерении. Странный вопрос —
не правда ли? Вроде бы чего проще. Однако не все так
просто, как кажется на первый взгляд. Ведь расстояния
определяются на поверхности Земли, которая сама по
себе объемна. Расстояние между объектами на Земле
или в космосе — это ведь тоже расстояние между объ-
емными физическими телами. А вот математические
точки и линии — абстракция, в «чистом виде» в приро-
де не встречаются. Точку и линию можно получить пу-
тем соприкосновения или наложения объемных предме-
тов (линеек, циркулей, карандашей, рейсфедеров, бу-
маги и т. п.).
Метр как единица длины в первом определении был
равен 110~1 части четверти длины парижского мери-
диана (то есть воображаемой линии на поверхности
объемного земного шара). В современном определении
метр — длина, равная 1650763,73 длины волны в ва-
кууме излучения, соответствующего переходу между
строго определенными уровнями атома криптона 86. Из-
лучение происходит в объемном пространстве между
электронами, которые также занимают, хотя и невооб-
разимо маленький в сравнении с привычными макроско-
пическими человеческими мерками, но все-таки объем.
Естествоиспытатель. Измерение — процесс достаточ-
но разнообразный. Например, в популярном детском
44
мультфильме длину удава измеряют в попугаях. В по-
вседневном быту иногда длину или площадь измеряют
по толщине пальцев или ширине ладони, а объем —
в -горстях, ведрах или мешках. В прошлом при опреде-
лении длины вполне обходились частями человеческого
тела и отношениями между ними, откуда и пошли все
наши сажени, локти, шаги, футы, дюймы и т. п. Лишь
на известном этапе развития науки и техники были вве-
дены эталоны, сделавшие устаревшими прежние спосо-
бы измерений.
Философ. Эти примеры можно продолжить. Еще в
далеком прошлом, на заре математики практические
потребности пастушества и земледелия вывели на пер-
вое место измерение длин и расстояний (а не, ска-
жем, объемов и емкостей). Развитие строительной и
землемерной практики обусловило переход к изме-
рению углов и поверхностей. Абстрактная геометри-
ческая наука, отражая логику развития практики и про-
изводства, двигалась от изучения линии — через
поверхность — к объему. Одно измерение прибавля-
лось к другому, в результате в классической Евкли-
довой геометрии объем оказался трехмерным (и соот-
ветственно плоскость — двухмерной, а линия — одно-
мерной) .
Однако в повседневной практике долго еще остава-
лись измерения с помощью реальных объемных тел.
Так, у древних индийцев одной из наиболее употреби-
тельных мелких единиц измерения (причем одновремен-
но — веса и длины) выступала величина ячменного
зерна. Длины измерялись в следующих единицах: во-
семь ячменных зернышек приравнивались к толщине
пальца, четыре пальца — к объему кулака, а двадцать
четыре — составляли «локоть» и т. д. Современные ка-
менщики, как еще Строители в Древнем Египте, измеря-
ют толщину кладки в кирпичах. И кирпич, и ячменное
зерно используются в приведенных случаях как одно-
мерные (то есть не дифференцированные по измерени-
45
ям) объемы для измерения одномерной же длины, ши-
рины, толщины.
Принципиально допустимо, опираясь на понятие
одномерного объема, построить сколько-угодно-мерную
воображаемую геометрию, где площади и длины будут
определяться в порядке, обратном логике геометрии
Евклида *. Аналогичным образом теоретическое обоб-
щение конкретных систем геометрических отношений
позволяет построить ту или иную неевклидову гео-
метрию.
Естествоиспытатель. Однако вернемся к выяснению
основного вопроса: почему пространство трехмерно?
Мне думается, что причиной этого является материаль-
ность мира. Действительно, любое тело, от элементар-
ной частицы до звезды или галактики, состоит из ве-
щества в каком-то объеме, размеры которого можно
определить только тремя измерениями (например, дли-
ной, высотой и шириной). Если представить, что один из
этих геометрических параметров (размеров или коорди-
нат) равен нулю, то измеряемый объем будет также
равен нулю, а следовательно, в нем не должно быть и
никакой материи. Таким образом, геометрические по-
* Зато совсем недопустимо абсолютизировать или овеществлять
какую-либо систему измерений (включая и их число). Так, некото-
рые ученые, опираясь на чисто формальные основания, пытаются
«доказать», что на начальном этапе своего существования (то есть
после Большого взрыва) материальный мир имел гораздо большее
число измерений, чем сегодня, но затем, по мере своего расшире-
ния, он постепенно терян «лишние» координаты, пока не достиг
некоторого стабильного минимума. Об этом, в частности, расска-
зывалось и в английском научно-популярном кинофильме «Этого не
знал Эйнштейн», который демонстрировался у нас в рамках телепе-
редачи «Очевидное — невероятное». При подобном подходе налицо
самое что ни на есть примитивное овеществление пространственных
измерений (отношений). Согласно другой точке зрения мир десяти
пространственных измерений скрывается в микромире, заключая в
себе всю информацию о законах природы, (См., напр.. Каза-
ков Д И. Микромир за пределами воображения. — В кн.: Буду-
щее пауки, вып 20, М., 1987).
46
верхности, а тем более линии или точки, не имеющие
объемов, являются нематериальными, а воссозданы аб-
страктным мышлением человека.
Следовательно, трехмерное пространство характери-
зует форму существования материи. Добавление чет-
вертой, пятой и других возможных абстрактных коорди-
нат ничего не меняет. Однако такие абстракции, как
точка, линия и поверхность оказались крайне необходи-
мыми в практике человека. С помощью них удается
зафиксировать (распознать) многие материальные (си-
ловые) взаимоотношения между телами природы: точка
позволяет фиксировать положение тела в пространстве
(например, центр его масс), линия — определить рас-
стояние между телами (что, собственно, важно при оцен-
ке характера взаимодействий между телами), геомет-
рическую поверхность — измерить площадь поверхности
тела или ее геометрическую форму. Поскольку потреб-
ности в подобных измерениях непрерывно растут, мате-
матика (ее раздел — геометрия) также развивается,
раскрывая все новые и новые способы решения таких
задач.
ОТНОШЕНИЯ В ПРИРОДЕ
Философ, Анализ сущности отношений имеет суще-
ственное значение для понимания мироздания. Сразу же
отметим, что отношения по природе своей не имеют ино-
го субстрата, кроме того, которым обладают носители
данных отношений. Нет и не может быть отношений самих
по себе, в виде некоторой субстанции, существующей
помимо или наряду со своими носителями. Поэтому
искать абстрактное отношение, например, кривизны
«в чистом виде» — вблизи ли звезд или в межгалакти-
ческом пространстве •— бесполезное занятие.
Геометрические отношения, как и любые другие, сами
по себе не имеют какой-либо иной объективной реаль-
47
ности, помимо той, какую дают им носители данных
отношений. Вот почему мир — какой угодно мерности,
кривизны, отклонения от евклидовости — не может
быть каким-то иным, «параллельным» миром. Это тот
же самый и один и тот же мир — бесконечный и един-
ственный, — но описанный различными математически-
ми способами. Погружаясь мысленно в такой мир, че-
ловек вовсе не попадает в иные материальные сферы,
существующие наряду с привычной материей, а оказы-
вается всего лишь в парадоксальном мире абстракций —
главного поля деятельности своего теоретического ра-
зума.
Завороженность этой парадоксальностью, ее абсолю-
тизация, игнорирование материальных корней приводят
к тому, что мысленные парадоксы напрямую проециру-
ются на материальную действительность и выдаются за
незыблемые законы природы. Есть такой научно-попу-
лярный фильм — о Великом парадоксе. В нем средства-
ми мультипликации воссоздается фантастическое су-
щество «демон Максвелла» (фантом, способный
оказываться в любой физической ситуации — внутри
элементарной частицы, например, или внутри «черной
дыры»). Так вот этот самый «демон Максвелла» демон-
стрирует зрителям устройство мироздания в соответст-
вии с моделью так называемой макро-микросимметриче-
ской Вселенной (одного из типичных примеров
«координатного идеализма» с «уклоном в кривизну») *.
* Фильм является иллюстрацией к известной гипотезе академи-
ка М. А. Маркова о макро-микросимметрической Вселенной. Эта
«ультрареволюционная» гипотеза была подхвачена и широко раз-
рекламирована многими популяризаторами. Так, В. С. Барашенков
утверждает: «Представление о том, что наша Вселенная является
всего лишь одной из огромного множества других, похожих или
многообразно различающихся по своим свойствам, вселенных, ко-
торые в одной перспективе выглядят космически огромными, а в
другой — микроскопически малыми, это представление есть, пожа-
луй, наиболее важное методологическое следствие (!!!) общей тео-
рии относительности». (Барашенков В. С, Законы общей тео-
48
Если согласиться с предлагаемой моделью в том
виде, как она интерпретируется в фильме, то окажется:
при определенных численных значениях заданных фор-
мул человек способен вырваться за горизонт привычно-
го ему материального мира и, преодолев некоторую ги-
потетическую микроскопическую горловину, оказаться
в совершенно ином, принципиально по-другому устроен-
ном мире, откуда наша Вселенная выглядит микроча-
стицей (не из-за удаленности, а в силу того, что беско-
нечное превращается в микроскопически конечное).
Естествоиспытатель, Авторы подобных фантазий
пользуются известным приемом. Берется какая-либо
формула, выведенная «на кончике пера» (без увязки
с реальностью), жестко связанная с определенной си-
стемой координат, а затем на ее основе строится удиви-
тельная (поражающая воображение читателей) модель
Вселенной. По существу же, овеществляется результат
теоретического мышления, существующий в мозгу как
фантазия, подкрепленная математическими абстрак-
циями.
Философ. Другими словами, перед нами все тот же
координатно-соотносительный прием, с помощью которо-
го не только Метагалактику удается втиснуть в точку,
близкую к нулю, но и, точно искры камнем, высечь
целый набор таких вселенных. Идеальные математиче-
ские абстракции принимаются первичными по отноше-
нию к материи. В философии такой подход всегда
именовался идеалистическим. Не думается, что разви-
тие естественно-математических наук на современном
этапе внесло что-либо новое в отношение между мате-
рией и сознанием. Дабы не попасть в теоретико-позна-
вательную ловушку, необходимо одно: приводить науч-
ные абстракции (включая и математические, когда с их
помощью описываются закономерности природы) в точ-
рии относительности и явления микромира. — В кн.: Эйнштейн и
философские проблемы физики XX века, — М., 1979), — (Выделе-
но нами. — Авторы.)
49
ное соответствие с многообразными отношениями и свя-
зями материальной действительности.
Естествоиспытатель. Человечество сталкивается с не-
обозримым разнообразием пространственных отношений^
носящих в ряде случаев и случайный характер. Однако
практическая необходимость требует определенного
анализа, обобщения и умозаключения о важнейших
и закономерных особенностях этих отношений. По-ви-
димому, в этом процессе должен быть реализован диа-
лектико-материалистический подход.
Философ. Совершенно справедливо. Неисчерпаемые
объективные отношения, их разнообразные взаимопере-
плетения и зависимости получают отображение в че-
ловеческом сознании в виде различного рода наглядных
представлений, фактов, понятий, категорий, гипотез,
теорий. Необходимые, устойчивые, повторяющиеся внут-
ренние отношения (связи), имеющие всеобщую значи-
мость, выступают в форме объективных законов, не за-
висящих от воли и желания людей, но получающих
теоретическое отображение в их мышлении как соот-
ветствующие законы науки. Отвлеченно-обобщенное
представление о каких-либо качествах, свойствах, гранях
объективного мира вооружает наше мышление таким
мощным инструментом познания, как абстракция.
Иногда в одном понятии (выраженном с помощью од-
ного-единственного слова) человек получает возмож-
ность охватить целый класс, тип, группу и т. п. сходных
явлений, сторон, предметов или их отношений.
ИСКРИВЛЕНИЕ ПРОСТРАНСТВА — ВРЕМЕНИ
Естествоиспытатель. Среди многообразия простран-
ственных отношений особую роль в истории науки
сыграло (до сих пор играет) понятие «искривления
пространства — времени». Это понятие (гипотеза) счи-
тается основной, позволяющей моделировать простран-
50
ственное распределение материальных объектов (физи-
ческих полей и т. п.).
Философ. Сразу же замечу, что ни кривизна, ни
какая-либо иная система пространственных или непро-
странственных отношений вообще не могут выступать
основой материального единства. Отношений в природе
не бывает без того, что в них находится, без матери-
альных вещей и процессов (мыслительные отношения
мы здесь не рассматриваем). Поэтому отношения не
могут быть первичными для этих материальных вещей
и процессов.
Естествоиспытатель. В релятивистской картине мира
абсолютизация отношений (включающая и их главен-
ство над всем материальным миром и его атрибутами)
доводится до абсурда. В зависимость от отношений (си-
стем отсчета) ставится не только пространство, время,
масса, энергия, тяготение, но и сам материальный мир,
та или иная картина Вселенной, ее структуры и эво-
люции.
Философ. Почему так происходит, в общем-то, по-
нятно. Из релятивистских формул вытекает, что при
больших скоростях временные промежутки в движущих-
ся системах в сравнении с неподвижными «растягива-
ются», течение времени «замедляется». Овеществление
же формул приводит к выводу, что коль скоро фикси-
руется изменение течения времени (на самом деле
иллюзорное), то данное время относится ко всем без
исключения вещам и существам, связанным с движущей-
ся системой отсчета.
Естествоиспытатель. Однако такой вывод неправо-
мерен. Время в релятивистских формулах выведено из
соотношения скоростей — световой и механической.
Вполне допустимо утверждать, что такое соотношение
реальных физических процессов способно выступать
в роли своеобразных часов, с которыми может сверяться
длительность всех остальных событий. Между тем хоро-
шо известно, что изменение в ходе часов совсем не обя-
51
зательно ведет к изменению продолжительности других,
внешних по отношению к часам явлений. Часы на чьей-
то руке могут спешить, отставать или вообще остано-
виться, но это совсем не сказывается, скажем, па физио-
логических процессах, происходящих в организме.
В ситуациях, описываемых релятивистскими формулами,
попросту абсолютизируются некоторые идеализирован-
ные часы, которые при внимательном рассмотрении ока-
зываются конкретным соотношением двух физических
процессов (светового и механического перемещения), не
влияющих непосредственно на другие физические явле-
ния (например, атомные и субатомные) и техМ более —
на биологические или социальные.
Философ. В последнее время среди естествоиспыта-
телей наметилась правильная тенденция к переоценке
ценностей, долгое время господствовавших как среди
ученых, так и среди широкой читательской публики. Их
теоретическое и обыденное сознание просто было загип-
нотизировано некоторыми авторитетами, безапелляцион-
но настаивавшими на более чем сомнительных истолко-
ваниях очевидных вопросов и проблем.
Академик А. А. Логунов, разрабатывающий с груп-
пой сотрудников новую теорию гравитации, расценива-
ет как ошибочную канонизированную общую теорию
относительности и указывает на целый ряд ее вопию-
щих противоречий: отказ от фундаментальных законов
сохранения, возможность «уничтожить» физическое гра-
витационное поле «с помощью математического трю-
ка — простой заменой переменных». Из релятивистской
теории «получается, что мы имеем дело с материей,
которую можно уничтожить интеллектуальным произво-
лом исследователя, но это какая-то нелепость!».
Естествоиспытатель. Совершенно справедливый вы-
вод, что наблюдаемость физических процессов не дол-
жна быть связана с выбором системы отсчета (что
следует отнести как к специальной, так и к общей тео-
рии относительности), — на философском языке озна-
52
чает: объективные отношения (а речь идет о внешних
изолированных отношениях, каковыми являются инер-
циальные системы отсчета) не могут обуславливать
материальные элементы, образующие данные отноше-
ния, и тем более не могут обуславливать материальный
мир в целом.
ОДНОВРЕМЕННОСТЬ СОБЫТИЙ
Философ. Относительность времени не раз ставила
в затруднительное положение философов и естествоис-
пытателей. Еще древние мыслители задавались вопро-
сом: каким образом может существовать время, которое
складывается из двух несуществующих реальностей —
прошлого и будущего (то есть того, что уже никогда не
вернется, и того, что еще только должно наступить)?
Если реально только «теперь» (настоящее мгновение),
то каким образом из отдельных мигов — «теперь» —
складывается течение времени? Частью данного вопро-
са, восходящего еще к Аристотелю, является проблема
одновременности разноместных событий. Она и по сей
день оживленно дискутируется на страницах научных
изданий. Кажущийся элементарно простым вопрос:
«Что такое настоящее?» — превратился в камень пре-
ткновения при попытке установить, каким образом мож-
но зафиксировать одновременность настоящего времени
для событий, удаленных на значительное расстояние
друг от друга.
Естествоиспытатель. Прошлое и будущее время —
это только более или менее полное и верное представ-
ление о мире, существующее в сознании человека и в
чувствовании других живых организмов. Существуя
объективно и независимо от нашей воли и желания,
прошлое и будущее время запечатлевается в памяти
и позволяет сознанию возвращаться в прошлое или
забегать вперед. Такое возможно с помощью памяти.
53
Память бывает разная. Или биологическая, которая гиб-
нет со смертью субъекта. Или физическая: книги, фото-
графии, магнитные ленты и т. п.
Что же касается проблемы определения одновре-
менности, то она имеет большое практическое значение.
С необходимостью ее решения люди сталкивались во
все времена. Одновременность событий (хотя бы в ло-
кальных масштабах) нужна для организации взаимо-
действия людей в производственных процессах, чередо-
вании отдыха, работы, питания, сна и других жизненных
процессов. Осуществление радио-телевизионной связи,
транспортных операций, обеспечения ресурсами также
требует четкой синхронизации операций. Особенно вы-
сокие требования к точности согласования действий во
времени возникают при управлении полетов самолетов,
космических летательных аппаратов, например, во время
стыковки станций на орбите, при перехвате целей или
при достижении других небесных тел (планет с их спут-
никами, комет, астероидов, и т. п.).
В земных условиях одновременность обеспечивается
и контролируется Всемирной службой времени, охваты-
вающей все государства и континенты. Точность хода
времени обеспечивается с помощью астрономических
измерений (по звездам — «звездное время», по Солнцу —
солнечные сутки), точных хронометров и атомных эта-
лонов частот. Согласование одновременности в различ-
ных районах Земли осуществляется с помощью сигналов
точного времени. При этом учитывается скорость рас-
пространения радиосигналов и время их прохождения
от радиостанции до приемных пунктов.
Одновременность не является абсолютной характе-
ристикой. У отдельных макро- и микротел, в том числе
и у живых организмов, физические процессы могут про-
исходить по независимым временным циклам. Так, из-за
суточного вращения Земли местное время непрерывно
меняется по географической долготе (на один час через
каждые 15° долготы). Поскольку все жизненные циклы
54
человека протекают в соответствии с ходом местного
времени (начало восхода и захода Солнца, продолжи-
тельность дня и ночи), его может не интересовать (если
не возникают особые причины) ход времени на другой
стороне земного шара, на Луне, Марсе и т. д. Подчинить
же все человечество какому-либо общему принципу
одновременности — скажем, одновременно просыпаться,
начинать работать, ложиться спать — было бы абсурд-
ным.
Философ. В современной литературе — научной и
учебной — вопрос об одновременности излагается весь-
ма путано и туманно. Примером может служить
школьный учебник физики, где рассмотрение проблемы
одновременности попросту дезориентирует читателя.
Кстати, в школьном учебнике физики немало и дру-
гих теоретических несуразностей и методологических
просчетов, что, естественно, не может способствовать
укреплению и развитию научного мировоззрения школь-
ников. Напротив, по целому ряду узловых проблем про-
исходит их умышленная дезориентация. В печати уже
отмечалось, что в школьном учебнике И. К. Кикоина
и А. К. Кикоина «Физика-8» (раздел «Динамика») об-
щая схема изложения, толкование и смысл основных
понятий и законов заимствованы авторами из «Меха-
ники» печально знаменитого философа-идеалиста Эрнста
Маха (русский перевод, СПб, 1909).
Пересмотра требуют не только отставшие от жизни
учебники новейшей истории СССР и обществоведения,
из-за недоброкачественности которых в 1988 году во
всех школах страны был отменен выпускной экзамен
по истории. Потребовалась их срочная переработка. По-
хоже, что до учебника физики руки пока не дошли?
Естествоиспытатель. К сожалению, вопрос до сих
пор остается открытым... Вернемся, однако, к пробле-
мам одновременности событий.
Философ. Действительно, в теории относительности
можно обнаружить немало метафизически абсолютизи-
55
рованных положений. В частности, абсолютизируется
и особый способ определения одновременности разно-
местных событий с помощью посылки электромагнитно-
го сигнала к удаленному объекту и соответствующих
расчетов после его возвращения назад. Кстати, подоб-
ный более чем трудноосуществимый способ не является
единственно возможным.
Во-первых, синхронизация часов может быть произ-
ведена при помощи не только искусственных, но и есте-
ственных сигналов. Естественными природными сигна-
лами являются, к примеру, вспышки сверхновых звезд,
распространяющиеся в виде гигантских сферических
световых волн в Галактике и далеко за ее пределами.
Так, в феврале 1987 года все информационные агентства
мира оповестили о вспышке сверхновой в галактике
Большое Магелланово Облако, которая произошла
170 тысяч лет назад (такое время потребовалось свету,
чтобы достичь Земли). Одна из вспышек сверхновых
звезд была зарегистрирована китайскими хронистами
свыше 900 лет назад: 23 дня сияла на небе красно-белая
звезда, не меркнущая даже при солнечном свете. Сейчас
на месте этого космического взрыва находятся остатки
сверхновой, образующие так называемую Крабовидную
туманность, расположенную на расстоянии примерно
пяти тысяч световых лет от Земли.
Сферическая волна, образующаяся в результате
вспышки сверхновой звезды, как бы живет самостоя-
тельной жизнью во Вселенной, подчиняясь конкретным
физическим законам. Подобно колоссальному, косми-
ческих размеров мыльному пузырю, непрерывно расши-
ряющемуся со скоростью света и охватывающему все
новые и новые просторы Вселенной, она «засекает»
фронтом своего прохождения неисчислимое множество
разнообразных материальных объектов. Отсюда следу-
ет, что прохождение световой волны через определенные
участки Галактики, фиксируемое в виде начала вспыш-
ки (или ее окончания), является одновременным для
56
4*
Рис. 2.1
всего неограниченного множества точек, расположенных
на одинаковом расстоянии от источника. Все события,
происходящие в данный момент в этих участках косми-
ческого пространства, будут одновременными. Если
в данных точках разместить атомные часы, которые
включались бы в момент прохождения волны, то все
эти часы, разделенные каким угодно расстоянием, за-
работали бы одновременно и пошли синхронно.
Но, во-вторых, одновременность можно зафиксиро-
вать безо всяких сигналов, опираясь в основном па гео-
метрические и тригонометрические методы (хотя и учи-
тывая при этом физические и космические процессы).
Например, добиться синхронизации удаленных друг от
друга часов вполне допустимо путем измерения углов.
57
Рис. 2.2
Так, па основе учета периода собственного вращения
вокруг оси Земли (А) и Марса (В), а также их движе-
ния вокруг Солнца на обеих планетах можно найти две
такие точки, где некоторая заранее выбранная звезда (С)
будет наблюдаться под одним и тем же углом. Данный
момент, с учетом времени движения света от источни-
ка С, а также и аберрации света в точках А и В и поз-
волит синхронизировать некоторые исходные точки вре-
менного отсчета на обеих планетах (рис. 2.1.).
Естествоиспытатель. Пожалуй, предполагаемый спо-
соб определения одновременности вовсе не ограничен
пределами Солнечной системы.
Философ. Ничто не мешает расширить его до галак-
тических масштабов. Обозначим Землю по-прежнему
58
точкой А, точку В свяжем с каким-нибудь материаль-
ным объектом в противоположном конце нашей Галак-
тики, а точкой С обозначим удаленную соседнюю га-
лактику, по такую, которая находилась бы под удобным
для измерений углом (рис. 2.2.). (Конечно, более на-
глядным вариантом для разъясняемого случая явилась
бы объемная модель Вселенной, но чертеж также поз-
воляет уловить суть дела.)
Если перпендикулярно к направлениям АС и ВС
в точках А и В запустить игрушечные волчки с засечка-
ми, то моменты прохождения засечек через линии АС
и ВС были бы приблизительно одновременны (разуме-
ется, с учетом конечной скорости света). Волчок —
слишком грубый измерительный «прибор», но нам он
нужен только для аналогии. Для абсолютно точных за-
меров уместно воспользоваться оптическими (лазерны-
ми) гироскопами (приборами, где два лазерных луча
движутся навстречу друг другу по замкнутому, близкому
к окружности пространству). Предположим, что на ли-
ниях АС и ВС, перпендикулярных к бегающим лазер-
ным лучам, установлены счетчики фотонов. Каждое
«щелканье» счетчика в точке А будет одновременным со
«щелканьем» в точке В. Интервалы между двумя «щел-
каньями» тоже одновременны.
Естествоиспытатель. Все же это несколько усложнен-
ные и громоздкие мысленные эксперименты, требующие
дополнительной информации об условиях их проведения.
Философ. Но они понадобились, чтобы продемонстри-
ровать две простые истины;
1) Сигнальный способ определения одновременности,
развиваемый в релятивистской теории, не является
единственно возможным.
2) Атомные часы в любой точке Вселенной идут син-
хронно и отбивают ритм настоящего, фиксируя в каж-
дом уголке бесконечного материального мира неулови-
’ мое «теперь» (каждый промежуток времени между
59
тактами, отбиваемыми атомными часами, равен одной
тысячемиллионной доле секунды). Все это самоочевид-
ные факты, ибо настоящее не может быть в разных
точках разным: скажем, в нашей Галактике оно на
стоящее, а в какой-либо другой — прошлое.
Естествоиспытатель. В практической деятельности
человека весьма часто возникает потребность синхрони-
зировать события, проходящие в различных областях
пространства, делать их одновременными. Один из спо
собов решения подобной задачи основан на том, чтобы
участники этой операции синхронизировали (сверили) '
свои часы (ошибки хода часов полагаем в пределах
допустимого), а после этого перемещались в те места
пространства, где должны происходить одновременно
планируемые события. Поскольку в процессе перемеще-
ния (после сверки часов) ход часов не меняется (ника-
ких релятивистских эффектов внутри движущихся систем
не происходит), то у всех участников, находящихся
в разных областях пространства, сохраняется одновре-
менность хода чаров неограниченно долго. Подобный
способ обеспечения одновременности применяется в про-
изводстве, на транспорте, в авиации и космонавтике.
В частности, в военное время командиры частей обяза-
тельно сверяли свои часы между собой и, основываясь
на едином для них отсчете времени, выполняли боевые
операции в различных районах одновременно. Заметим,
что подобный способ обеспечения одновременности мо-
жет быть применен для любых скоростей относительно-
го движения и на неограниченных просторах Вселенной.
Однако вернемся к вопросу о том, как использовать
световые сигналы для отсчета времени. В частности, что
можно сказать о некоторых звездах, свет от которых
дошел до Земли, в то время как они давно перестали
существовать?
Философ. Я бы ответил так: настоящее для света —
то место во Вселенной, которого достигли каждый фо-
тон, каждая электромагнитная волна в данный момент,
60
когда любой фотон рассматривается таким, каков он
есть на самом деле, безо всякого груза прошлого. Прош-
лое и будущее — другие ипостаси проблемы.
Естествоиспытатель. В рассмотренном плане объек-
тивная одновременность настоящего, конечно, отличает-
ся от условий, задаваемых специальной теорией относи-
тельности. В релятивистском варианте сравниваются
временные интервалы, достаточно продолжительные, во
всяком случае — всегда имеющие начало и конец. Кро-
ме того, релятивистские события обращены в прошлое
или будущее. В данной своей временной абстракции они
лишь косвенно отображают объективно существующее
текущее настоящее (хотя теоретически вполне допусти-
мо произвести релятивистские расчеты, отталкиваясь от
реального момента «теперь»). Действительная одновре-
менность настоящего вообще не предусматривает сиг-
нальных взаимодействий (в силу конечной скорости
распространения последних, то есть физической неспо-
собности охвата не только бесконечного, но и сколько-
нибудь протяженных космических масштабов). Подлин-
ная сиюминутность ( = одновременность) настоящего
вытекает как из философского понимания сути движе-
ния материи, ее единства и целостности, так и естест-
веннонаучных предпосылок, в частности — космологиче-
ского принципа однородности Вселенной.
Философ. Между прочим, интервалы времени можно
проецировать на небытие и несуществующие события.
Сказанному соответствуют, к примеру, утверждения
вроде: «С такого-то по такое время ничего не произошло
или кто-то отсутствовал». А также: «В течение суток
улучшение (ухудшение) в состоянии больного не от-
мечалось»; «в продолжение выходного дня облач-
ности и осадков не наблюдалось»; «за три часа охо-
ты не встретилось ни одного зайца». И т. д. и т. п.
(Проецировать в небытие допустимо и временные мо-
менты.)
61
ВРЕМЯ — ВПЕРЕД!
Естествоиспытатель. Чистой игрой мысли — абстракт-
ной и художественной — является предположение о воз-
можности путешествия во времени. Излюбленная тема
научной фантастики, она на самом деле не имеет под
собой иной почвы, кроме фантазии и воображения. Вре-
мя как мера длительности существования и движения
материальных объектов, событий, процессов носит необ-
ратимо направленный характер: из прошлого — через
настоящее — в будущее. Как бы ни менялось движение,
какие бы формы оно ни принимало — время бесстрастно
будет вести свой отсчет, нанизывая, как бусины на нить,
пикосекунды, секунды, минуты, часы, сутки, годы, века
и тысячелетия. Поворот временной координаты в обрат-
ную сторону, допускаемый некоторыми интерпретаторами
современной науки, есть чисто теоретическое допу-
щение, пример свободного оперирования с математиче-
скими абстракциями, не имеющие аналогов в матери-
альной действительности.
Философ. Чтобы воочию попытаться представить
действие ожидаемых обращенных временных эффектов,
предлагаем читателю мысленно представить себя на
месте путешественника во времени. Вот он, герой зна-
менитого романа Герберта Уэллса «Машина времени»,
нажал пусковой рычаг и в мгновение ока очутился в бу-
дущем. Попробуем проанализировать такой прыжок
с научной точки зрения. Что должно претерпеть измене-
ние при таком скачке в будущее? «Странный вопрос, —
скажет читатель. — Конечно, время!» Но какое время?
Времени — мы это уже хорошо уяснили — как особой
субстанции, отдельной от длительности материальных
вещей и процессов, н§ существует. Нет времени, от-
дельного от материи, куда бы, как в безбрежный океан,
на свой страх и риск мог бы устремиться пытливый
исследователь.
Течение времени — это реальные природные и ср-
62
циальные процессы, действительно поддающиеся изме-
нению. Так, вполне возможно увеличить скорость меха-
нического перемещения или производительность труда.
В названных и аналогичных случаях изменяются вре-
менные пропорции, соотношения, в которых находятся
реальные временные длительности реальных вещей и
явлений. Время существования электрической лампочки
как продукта, произведенного людьми, исчисляется с
момента ее изготовления до того, как она разбилась или
перегорела (в пределах указанного интервала временем
можно управлять: сокращать временные затраты в про-
цессе производства, бороться за удлинение срока служ-
бы лампочки и т. п.).
Но и после того, как перегоревшая лампочка вы-
брошена на свалку, временное бытие материала, из
которого она была сделана, не заканчивается. Молекулы
разбитого стекла, атомы вольфрамовой нити никуда не
исчезают. Следовательно, никуда не исчезает и их вре-
менное и пространственной бытие. Общее время мате-
риального мира складывается из таких вот временных
«молекул» и «атомов». Никакого единого потока време-
ни, обязательного для всего живого и неживого, не су-
ществует.
Упорядочение временных отрезков совершается с по-
мощью социально-производственного опыта на основе
устойчивых, повторяющихся природных явлений: вра-
щения Земли вокруг оси (длина дня и ночи), ее оборота
вокруг Солнца (смена времен года), качание маятника,
период излучения атома и т. д. На сегодня нет завер-
шенной теории, соединяющей этот и другие столь же
во многом гипотетические закономерности субатомного
уровня движения материи (кваркового и др.), лежащие
в основе более сложных физических, химических и био-
логических структур.
Естествоиспытатель. А что же должно измениться
в движении известных материальных форм, если бы
время «потекло вспять»?
63
Философ. Попробуем представить. Предположим: все
атомы, входящие в состав нашего тела, изменили обыч-
ный ход движения на обратный. Трудно вообразить, что
произойдет в данном случае с самим человеком, но одно
можно утверждать совершенно определенно: время в ре-
зультате такого поворачивания движения назад не по-
течет. Со временем — мерой всякого движения — в слу-
чае атомного или субатомного «переворота» произой-
дет то же самое, что происходит со стрелками обычных
часов, когда их переводят назад: время вспять не
течет.
Другой пример: на кинопленке путем замедленной
или покадровой съемки воссоздается зримый рост расте-
ния, распускание цветка, созревание плода, рождение
организма, а затем фильм воспроизводится на экране
в обратном направлении. В результате, к примеру, зри-
тель увидит, как плод превращается в цветок, цветок —
в бутон, бутон исчезает в стебле, а стебель превраща-
ется в семечко. Означает ли увиденное, что реальное
время пошло вспять? Ничуть! Реальное время соответ-
ствует реальному же движению (в данном случае —
киноленты), а не зрительному ряду. Время идет только
вперед.
Правда, путешествие в прошлое, как оно изобража-
ется в большинстве научно-фантастических произведе-
ний, предполагает, что человек остается таким, как
и был, а вспять движутся окружающие события (или
путешественник во времени свободно перемещается ми-
мо них). Не касаясь исторических и социологических
закономерностей (а описанное выше путешествие во
времени предполагает, что история пойдет вспять),
взглянем мельком лишь на биологический аспект про-
блемы.
Писатели-фантасты, отправляя своих героев в про-
шлое (или будущее), обычно не заостряют внимание на
достаточно неприятном вопросе: что же реально прои-
зойдет с окружающей действительностью (герой, как
64
правило, погружается в темноту и спустя непродолжи-
тельное время оказывается в нужной ему эпохе). А в
действительности произошло бы следующее. Все люди,
кроме путешественника во времени, должны не только
совершить возрастную метаморфозу от старости к дет-
ству и т. д., но и в предельно сжатом виде (естественно,
в обратном порядке) проделать все действия и движе-
ния, продумать все мысли и пережить все чувства.
(Между прочим, нечто подобное описывал еще Платон
в диалоге «Политик», рассказывая, как Вселенная на-
чала вращаться в обратном направлении и время поте-
кло вспять.)
Самое любопытное, однако, в другом: даже если бы
биологические процессы вдруг потекли в обратном на-
правлении (а необратимость развития и эволюция этого
не допускают), то время как мера такого гипотетического
«обращенного» движения все равно бы не отнимало от
себя часы и века, а напротив, по-прежнему прибавляло
одно число к другому, бесстрастно фиксируя накопление
временных величин.
Естествоиспытатель. Видимо, понимая не просто па-
радоксальность, но полную абсурдность получающейся
картины, фантасты не рискуют вдаваться в подробности
выдвигаемых «проектов». Вместо этого предполагаются
еще более невероятные гипотезы, вроде «коридоров вре-
мени», то есть таких участков материи, где время начи-
сто отсутствует и можно беспрепятственно путешество-
вать в прошлое и будущее. Но материя без времени
(и пространства) столь же немыслима, как и простран-
ство — время без материи (о чем уже говорилось).
В. И. Ленин, отталкиваясь от мысли Л. Фейербаха,
объясняет, почему возникает идеалистическая и мета-
физическая фальсификация, казалось бы, самых «мате-
риальных из материальных» атрибутов: человеку свой-
ственна способность делать самостоятельными абстрак-
ции. Хорошо, что все это существует только в сознании
некоторых ученых и фантастов.
3 В. Демин, В. Селезнев
165
КУДА ДЕТЬСЯ МЫСЛИ?
Философ, В процессе познания может возникнуть
вопрос: а сама мысль и процесс ее формирования, как
они относятся ко времени и пространству? Отметим, что
мысль как идеальное отражение объективной действи-
тельности не материальна и, следовательно, существует
вне пространства и времени. «...Назвать мысль матери-
альной — значит сделать ошибочный шаг к смешению
материализма с идеализмом»*, — писал В. И. Ленин.
И далее: «Разве наши суждения... обязаны состоять из
электронов...» **.
Но мышление как процесс пространственно локализо-
вано в человеческом мозгу (можно даже сузить про-
странство, в пределах которого бьется мысль, ограничить
его корой больших полушарий). Метафорически допу-
стимо раздвинуть пространство мысли до бесконечности,
если включить в данное пространство и тот объект, на
который мысль направлена: от текста книги, располо-
женного достаточно близко от читающих глаз, до беско-
нечно удаленных космических объектов и самой беско-
нечности как объекта познания. Не представляет особой
сложности подыскать для мысли и временные парамет-
ры. Нетрудно, скажем, засечь по часам, когда началось
решение арифметической задачи и когда оно заверши-
лось. Хотя процессы мысленного вычисления, повторения
текста, рассуждения и т. д. определяемы с точностью
до секунды, однако самое большее, что при этом фик-
сируется — это работа нервных клеток, а вовсе не вре-
мя мысли, которая безвременна.
Конечно, вневременность и внепространственность
мысли, разумеется, не исключает и не отменяет физио-
логического или биологического времени, то есть ре-
альной длительности биофизических, биохимических,
* Л е н и н В. И. Поли. собр. соч., т. 18, с. 257,
** Там же, с. 286.
66
генетических и иных взаимосвязанных процессов, про-
текающих в живом организме. Биоритмы и биологиче-
ское время, интенсивно изучаемые сейчас в различных
науках, едва начинают приоткрывать свои тайны. Не
подлежит сомнению и связь биологического времени
с психической деятельностью, способностью, опираясь на
пего, сознательно и подсознательно регулировать жиз-
недеятельность (в том числе и во сне).
Естествоиспытатель. Что же касается предположения
русского этнографа и писателя В. Г. Богораза-Тана об
имеющем генетическую природу обратном движении
времени во сне, то данный факт следует отнести не ко
времени, а к закономерностям воспроизведения инфор-
мации: наподобие того, как прокручивается назад кино-
пленка или магнитозапись, память во время сна «про-
кручивает» зафиксированные впечатления от настоящего
к прошлому.
Наша беседа свидетельствует, что наука развивается
противоречиво. С одной стороны, наблюдается выход на-
учно-технического прогресса на качественно новые ру-
бежи, интенсивное расширение и углубление накоплен-
ных знаний. С другой стороны, нарастает объем
и масштабы нерешенных проблем, особенно в области
познания физических явлений природы. Особенно слож-
ными и трудноразрешимыми оказались проблемы, но-
сящие общенаучный характер, определяющие наши
взгляды на единую картину мира и ее закономерности.
Философ. Вместе с тем совершенно очевидно, что
современная наука располагает достаточным запасом
достоверных знаний, позволяющих найти ответ на мно-
гие загадки природы и отбросить ложные и псевдонауч-
ные измышления.
3*
Глава 3. В ПЛЕНУ ИЛЛЮЗИЙ И ПАРАДОКСОВ
Естествоиспытатель. Стремление познать сущность
Природы в конце концов выливается в системы научных
знаний, каждая из которых образует определенную нау-
ку. Развитие этих наук, особенно в современную эпоху,
носит противоречивый, диалектический характер. Уче-
ные, создавая свои теории и гипотезы, сталкиваются
с различного рода трудностями и противоречиями. Осо-
бые затруднения вызывают сложные причинно-следст-
венные связи, взаимодействия и изменения, характерные
для физических процессов, которые носят релятивный
характер. В поисках истины исследователи сталкиваются
с парадоксами или загадками природы, решение кото-
рых не всегда можно найти. Конечно, и сам процесс
научного познания не является гладким, а также носит
противоречивый характер, особенно во взаимоотношени-
ях между участниками исследований. И здесь возникает
своеобразная диалектика, сочетающая в себе единство
противоположностей — истинного и ошибочного, про-1
грессивного и реакционного, творческого и догматиче-
ского, инициативного и бюрократического. Чтобы, вы-
явить положительные и отрицательные стороны в
современном противоречивом процессе познания, умест-
но рассмотреть некоторые его аспекты с философских
и общенаучных позиций.
РЕЛЯТИВИЗМ В НАУКЕ
Философ. Со словами «релятивизм», «релятивный»,
«релятивистский» современный читатель — и школьник,
и студент, и взрослый человек — сталкивается на каж-
68
дом шагу. В. И. Ленин считал, что релятивизм (от лат.
relativus — относительный) является составной частью
диалектики *. Релятивное, то есть относительное, сплошь
пронизывает материальный мир и человеческую жизнь,
поскольку реальные предметы, явления, процессы, су-
щества, включая и людей, пребывают в различных си-
стемах многообразных и неисчерпаемых внешних и внут-
ренних отношений. Человек как социальное существо
тоже представляет собой прежде всего совокупность
(ансамбль — как более точно переводится известное
выражение К. Маркса) общественных отношений. Само
общество на любом этапе его развития — также много-
уровневая и целостная система разнообразных матери-
альных и духовных отношений, базисную основу и стер-
жень которых составляют производственные отношения,
обусловливающие все остальные.
Релятивным (относительным) является и отношение
самого человека, его сознания к окружающему его ма-
териальному миру, объективному бытию, примат кото-
рого по отношению к сознанию зафиксирован в мате-
риалистическом решении основного вопроса философии.
Релятивными являются и мысли людей, поскольку про-
цесс мышления выражается в форме различных связей
и отношений между мыслями (а также компонентами
мыслей) отдельного человека или ряда людей. Напри-
мер, своеобразной формой мыслительных отношений
выступает отношение между мыслительными актами при
чтении книги или статьи и знанием, содержащимся
в печатном или рукописном тексте.
Относительны научные знания как отношения между
понятиями или суждениями, или же между математиче-
скими, химическими и другими символами, образующи-
ми формулы. В любых разновидностях и проявлениях
отношения диалектичны по существу своей природы, так
как выступают конкретным выражением диалектико-
* См.: Ленин В. И, Поли, собр. соч., т. 18, с. 350.
69
материалистического принципа всеобщей взаимосвязи.
Сказанное — прописная философская истина.
Естествоиспытатель. Несомненно, есть и объективные
условия существования релятивизма, обусловленные бес-
конечным разнообразием форм и взаимодействий в ма-
териальном мире, а также ограниченными возможностя-
ми средств познания человека. Да и реальные условия
бытия порождают потребности, которые могут быть не
до конца познаны. Отсюда — неточность, неполнота, не-
своевременность, недостаточность определения и форму-
лировки проблемы исследования. Это влечет за собой
ошибочность, неактуальность и несвоевременность про-
водимых исследований.
Философ. В научной литературе большое внимание
уделяется не только философскому релятивизму, но
и физическому релятивизму. Каковы особенности его
проявления при исследовании взаимодействий в мате-
риальном мире?
Естествоиспытатель. Проблем, которые при этом воз-
никают, весьма много. Отмечу только наиболее суще-
ственные. Исследователей в первую очередь интересуют
особенности изменения сил взаимодействия в относи-
тельном движении (именно это не учитывает теория
относительности); изменения сил инерции взаимодей-
ствующих масс и количество масс, участвующих во
взаимодействии; изменение свойств физических полей
и сред при относительном движении (это недостаточно
полно учитывают при проектировании ускорителей эле-
ментарных частиц); структурно-временные изменения
свойств объектов при относительном движении и взаи-
модействии; изменения временных интервалов и про-
странственных положений и взаимоотношений матери-
альных объектов. Философский и естественнонаучный
анализ подобных релятивистских эффектов имеет боль-
шое познавательное и практическое значение.
Философ. Естественно-математические науки при сво-
ем зарождении и триумфальном многовековом развитии
70
долгое время не обращали внимания на диалектические
моменты описываемых ими отношений. Но в процессе
научной эволюции релятивизация (а значит, и все боль-
шее проникновение диалектики в сферу частнонаучной
проблематики) становилась все заметнее, пока не до-
стигла своего апогея, падающего на XX век. По суще-
ству, релятивизм современных естественно-математиче-
ских наук явился своеобразной формой проявления их
диалектичности.
Итак, относительное (релятивное) — это то, что на-
ходится в какого-либо рода отношениях — материаль-
ных или идеальных. Поскольку сама действительность —
всегда многообразная система неисчерпаемых отноше-
ний, постольку и отображение данных отношений в со-
знании дает относительную истину. Соответствие знания
действительности может быть исчерпывающим, полным,
отображающим либо всеобщие закономерности (напри-
мер, «материя — первична, сознание — вторично»), ли-
бо конкретные неоспоримые факты — ив этом случае
мы имеем дело с абсолютными истинами. Но знание
одновременно отображает и многообразие неисчерпае-
мых объективных отношений, которые складываются
в сознании в относительную, непрерывно развивающую-
ся истину. Вместе с тем философский релятивизм
способен выступать и в форме разновидности субъектив-
но-идеалистической метафизики, что выражается в аб-
солютизации как природных, так и теоретико-познава-
тельных аспектов относительного.
Естествоиспытатель. То, что релятивизм может при-
нимать извращенные формы, мы обнаруживаем, анали-
зируя особенности развития науки в XX веке. Уже в на-
чале века происходит вспышка в развитии физического
релятивизма, связанная с разработкой специальной
и общей теории относительности (теория относительно-
сти иначе именуется релятивистской теорией, хотя бу-
дет совершенно неправильно связывать изучение физи-
ческой относительности исключительно с теорией
71
Эйнштейна; уже Ньютон и Лейбниц дали развернутую
характеристику относительных пространства и времени;
на рубеже XIX и XX веков углубленным анализом ука-
занной проблемы занимался Пуанкаре).
РЕЛЯТИВИЗМ И ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
Философ, в физике же понятие относительности име-
ет в настоящее время двоякое значение: во-первых, под
относительностью понимаются объективные отношения
или материальных тел и процессов или же, более аб-
страктно, — систем отсчета; во-вторых, — неотъемле-
мость от материальных объектов их многообразных сто-
рон и свойств, а также возможность изучения или
измерения этих свойств лишь в соотношении, в сопостав-
лении одних физических объектов с другими.
Поскольку в наше время основы теории относитель-
ности изучают в средней школе, считается, что ее знают
все и каждому ясна суть ее проблематики. В данной
связи вспоминается научный анекдот. На одном из сим-
позиумов к Эйнштейну подошел известный физик
и сказал: «Мы с вами двое из тех всего лишь трех
человек, которые действительно понимают, что же такое
теория относительности», — и, не дождавшись ответа,
спросил: «Вы что — сомневаетесь?» — «Нет, я не сомне-
ваюсь, — ответил Эйнштейн, — я просто думаю, есть
ли третий». Приведенный анекдотический диалог не так
уж и далек от истины *.
Будет не слишком большим преувеличением утвер-
ждать, что мало кто по-настоящему, с полным знанием
* Аналогичную мысль применительно ко всей физике (и тоже в
полушутливой форме) высказал Ричард Фейнман: «Мы .вынужде-
ны описывать поведение Природы, как правило, непонятным обра-
зом». (Фейнман Р. КЭД — странная теория света и вещества.
М., 1988, с, 70),
72
дела понимает существо теории относительности, какие
действительные (а не мнимые) закономерности приро-
ды она раскрывает. Подавляющее большинство попроёту
заворожено изящными и логичными безупречными реля-
тивистскими формулами и, находясь в состоянии гип-
ноза или религиозного восторга *, забывает задать эле-
ментарный гносеологический вопрос: что за физические
процессы и в каком именно отношении отображены
в данных формулах. А далее, проигнорировав матери-
альные корни абстракций в исходных формулах, начи-
нают с достаточной степенью математической свободы
выводить из них новые формулы, все далее и далее
перемещаясь в сферы чистых абстракций и произволь-
ного манипулирования ими в полном отрыве от отобра-
жаемой объективной реальности. Природа уже просто
искусственно привлекается в качестве удобного под-
крепления математических выкладок, полученных тем
или иным интерпретатором.
Естествоиспытатель. Создавшаяся ситуация объясня-
ется тем, что теория относительности основывается на
множестве парадоксов, объяснить которые удовлетвори-
тельным непротиворечивым образом очень трудно, а под-
час вообще невозможно. Люди, стремящиеся понять
сущность теории относительности, исходя из здравого
смысла, наивно спрашивают и рассуждают: почему на-
блюдатель (то есть человек) обладает таким удивитель-
ным свойством: при взгляде на материальный объект
(тело), который летит с большой скоростью мимо него,
он (наблюдатель) вызывает сокращение размеров этого
объекта, хотя никакого силового взаимодействия между
* Примером полной утраты чувства реальности может служить
следующее высказывание об Эйнштейне: «Меня никогда не остав-
ляло впечатление, что в его лице нам явился мессия — сын божий
в человеческом облике, подобный Христу». (У т и я м а Р. К чему
пришла физика. М., 1986, с. 89). Как известно, там, где начинается
обожествление, кончается, как правило, н наука.
73
ними не было? Ведь для сокращения размеров тела тре-
буются огромные силы, причем оно может полностью
разрушиться от этого. Ну а если на такой объект смотрят
несколько наблюдателей, движущихся с различной от-
носительной скоростью? Тогда объект должен одновре-
менно удовлетворить всем наблюдателям, а для этого
иметь одновременно несколько размеров. Вдобавок ко
всему люди, находящиеся внутри объекта (если это ле-
тательный аппарат), вообще не замечают никаких изме-
нений длины его конструкции, а, наоборот, видят внеш-
них наблюдателей сокращенными по своим размерам.
Конечно, это может быть только сказочное чудо, но ни-
каких физических причин для объяснения подобных
эффектов в литературе не приводится. Вызывает удив-
ление и другой эффект, связанный со временем. На-
блюдатель видит быстро летящий мимо него объект,
у которого ход времени почему-то замедлился. Сразу
же возникают вопросы: а каким образом на этом объек-
те измеряется и генерируется ход времени, если объект
представляет собой, например, твердое тело с неизвест-
ным физическим содержанием (каменная глыба, метео-
рит и т. п.)? Ведь наблюдатель не знает частоты сигна-
лов, которые может генерировать это тело (а может
быть, это тело вообще не излучает ничего?), поэтому
ему весьма сложно оценить изменение частоты сигналов
в относительном движении.
И, наконец, удивительный эффект роста массы летя-
щего мимо тела. Откуда наблюдателю была известна
начальная масса этого тела, если он с этим телом до
этого не встречался? Можно ли по внешнему виду оце-
нить массу тела, если мы не знаем его содержания,
структуры, вещества, из которого это тело состоит?
Откуда вдруг нарастает масса тела, если в окружаю-
щем пространстве нет источника для ее пополнения?
Ко всему этому парадокс усугубляется тем, что человек,
находящийся внутри этого объекта (если это летатель-
ный аппарат), не замечает изменения свойств массы
74
своего тела, а может якобы заметить изменения масс
внешних наблюдателей.
По-видимому, подобных недоуменных вопросов и рас-
суждений’ по поводу возникающих парадоксов можно
привести неограниченное количество (например, «пара-
докс близнецов» и др,). Видимо, куда проще восприни-
мать известный набор постулатов и следствий из них
как обычные догмы. Ибо, как сказал еще Пуанкаре:
«Все отрицать или во все верить одинаково удобно, по-
тому что и то и другое избавляет нас от необходимости
рассуждать». Вот почему большинство только делает
глубокомысленный вид, что действительно понимает
теорию относительности, боясь прослыть невеждой или
ретроградом. Вот почему на любой вопрос по трудно-
объяснимым релятивистским проблемам и парадоксам
заранее готов ответ, построенный по софистической схе-
ме: если пытливый ум, стараясь докопаться до истины,
спрашивает, «почему же все-таки так, а не иначе», ему
непременно отвечают по принципу «логического кру-
га» — «потому что так вытекает из теории относитель-
ности».
Философ. В начале нынешнего века последователи
Эрнста Маха принимали физические объекты и законы
природы за чувственные ощущения, из которых затем
произвольно конструировалась общая картина мира.
Нынче за физические и космологические объекты (а так-
же законы их развития) принимаются уже не ощуще-
ния, а абстракции (главным образом — математические),
то есть продукты теоретического мышления, которые
с помощью подгонки превращаются в те или иные моде-
ли материального мира.
Естествоиспытатель. Причина тому та же, что и во
времена борьбы с эмпириокритиками: незнание или иг-
норирование материалистической диалектики. По этому
поводу В. И. Ленин писал: «...Отличие субъективизма
(скептицизма и софистики etc.) от диалектики, между
прочим, то, что в (объективной) диалектике относитель-
75
но (релятивно) и различие между релятивным и абсо-
лютным. Для объективной диалектики в релятивном
есть абсолютное. Для субъективизма и софистики реля-
тивное только релятивно и исключает абсолютное» *.
Что это значит: увидеть, постичь абсолютное в релятив-
ном? Ясно, что такое видение диаметрально противо-
положно метафизической абсолютизации релятивного.
ДИАЛЕКТИКА АБСОЛЮТНОГО И ОТНОСИТЕЛЬНОГО
Философ. Диалектика абсолютного и относительного,
как уже отмечалось, наглядно обнаруживается в марк-
систско-ленинской концепции истины. Истина как вер-
ное соответствие (отражение) достигнутого знания объ-
ективной реальности способна охватывать неисчерпае-
мое множество материальных или идеальных отношений.
И в данном смысле проявляется ее относительность.
Рассматривая клокочущий океан объективных отноше-
ний, всегда можно высветить некоторую их часть, точное
знание о которой дает нам абсолютную (или, как еще
говорят, вечную) истину.
Естествоиспытатель. Для изучения материального ми-
ра понятия абсолютности и относительности имеют
принципиальное значение. Действительно, в абсолютном
проявляется сущность предметов (материальных тел)
и физических явлений независимо от их относительного
движения.
Философ. Абсолютность диалектически связана с от-
носительностью, которая заключается в определении
сущности предметов и явлений не через самих’ себя,
а косвенно, в измерении, в сравнении, в сопоставлении
с чем-либо и в совокупности.
Естествоиспытатель. Действительно, при изучении ма-
териального мира приходится оперировать со многими
* Ленин Bi И. Поли, собр» соч.-, т. 29, с, 317*
76
факторами относительности, в том числе такими, как дви-
жение и все его формы — равномерное, неравномерное,
неподвижность; измерение времени при количественном
определении физической деятельности; системы коорди-
нат и отсчетов; методы измерения, сличения, сравнения.
Философ. Конечно, в реальных условиях процесса
познания понятия абсолютного и относительного пере-
плетаются. Возьмем такой пример. В ясный солнечный
день небо над головой сияет ослепительной голубизной.
Взглянув на него, каждый скажет: «Сейчас небо голу-
бое». И это будет конкретная абсолютная истина, соот-
ветствующая совершенно конкретным объективным от-
ношениям, а именно — повороту Земли к Солнцу. Стоит
нашей планете совершить поворот вокруг оси на 180° —
картина изменится: небо станет темным. И это также
будет конкретной абсолютной истиной.
Впрочем, и днем можно создать такие объективные
ситуации с помощью дополнительных отношений, когда
картина голубого неба, отображенного в конкретной
истине, изменится. Достаточно сфотографировать небо-
склон на черно-белую пленку, и после ее проявления
каждый увидит на негативе черное небо. В данном слу-
чае конкретной абсолютной истиной станет утвержде-
ние: «Здесь небо черное», а после получения фотографи-
ческого отпечатка — «Здесь небо белое». Возможны
и другие ситуации.
Каждому доводилось видеть неповторимые краски
неба в часы восхода или заката. В зависимости от ос-
вещенности и тональности небосвода утверждения типа
«сейчас небо — голубо-алое, а сейчас — оранжевое»
выступали бы конкретными и абсолютными истинами,
отображавшими объективную картину. Но стоило бы
какому-то шутнику заявить, глядя на оранжевый закат:
«Небо оранжевое, и может быть только оранжевым», —•
как истина из абсолютной и соответствующей конкрет-
ной ситуации немедленно превратилась бы в абсолюти-
зированную и в этой своей претензии на обобщенную
абсолютность, перестающую соответствовать объектив-
ным фактам.
Как видим, абсолютность истины неотделима от ее
конкретности. «Господство над природой, проявляющее
себя в практике человечества, — отмечает В. И. Ле-
нин, — есть результат объективно-верного отражения
в голове человека явлений и процессов природы, есть
доказательство того, что это отражение (в пределах
того, что показывает нам практика) есть объективная,
абсолютная, вечная истина» *. Абсолютизация истин
в отрыве от их относительности и конкретности есть
метафизический догматизм. Абсолютизация самой от-
носительности в отрыве от абсолютности и конкретно-
сти есть уже софический релятивизм. Это тоже ленин-
ская мысль. Выписав утверждение древнегреческого
философа Протагора: «Все обладает лишь относитель-
ной истиной», — Ленин отмечает на полях — «реляти-
визм софиста...» **.
Важно понимать и не упускать из виду одно принци-
пиальное различие. Верное положение — «все в мире
относительно» (поскольку материальный мир весь соткан
из неисчерпаемых, многообразных отношений, образую-
щих неисчерпаемое множество материальных систем
разной степени сложности). И неверное положение —
«всякая истина относительна», где налицо явная абсо-
лютизация релятивного. Такая абсолютизация отнюдь
не редкость и проявляется в самых разнообразных об-
личиях.
МИФЫ И РЕАЛЬНОСТЬ
Естествоиспытатель. В научной и учебной литерату-
ре часто ссылаются на закон «предельной скорости све-
та», представляющий собой типичную абсолютизацию
* Ленин В. И. Поли, собр, соч,, т 18, с. 198,
** Там же, т. 29, с. 244,
78
V3
1 — — обращается в нуль, если v = с.
и фетишизацию конкретного математического соотноше-
ния. Вывод о существовании якобы непреодолимого
«светового барьера» зиждется на сугубо формальных
основаниях: подкоренное выражение релятивистского
коэффициента
Философ. Да, здесь абсолютизация налицо. В дей-
ствительности же, согласно современным представлени-
ям (включая и интерпретацию теории относительности),
никаких ограничений в скорости для движения матери-
альных тел не существует. Такие ограничения наклады-
ваются лишь на скорость распространения сигналов,
которые в соответствии с релятивистской теорией не мо-
гут превышать скорость света в вакууме.
Естествоиспытатель. В дискуссии о сверхсветовых
скоростях попытки провозгласить закон «предельности
скорости света», запрещающий всякое превышение та-
кой скорости, были опровергнуты ведущими физиками-
теоретиками *.
Философ. Рассмотрим релятивистские формулы не
со стороны их физического содержания, а с теоретико-
познавательной точки зрения. Что это значит? Это озна-
чает их рассмотрение с позиций теории отражения. Коль
скоро с помощью математических формул описываются
не какие-то абстрактно-теоретические процессы, а мате-
риальные физические явления, мы вправе поставить
вопрос: что именно и каким именно образом отобража-
ется в таком концептуальном описании? Так, если под
этим углом взглянуть на основные уравнения механики
(математически выраженные законы Ньютона, напри-
* См., напр.: Гннзбург В. Л. О сверхсветовых источниках
излучения. — В кн.: О теории относительности. М, 1979;
Франк И. М. Эйнштейн и оптика. — В кн.: Проблемы физики:
классика и современность. М., 1982; Логунов А. А. Рейхенбах,
Эйнштейн и современные представления о пространстве и време-
ни. — В кн.; Рейхенбах Г. Философия пространства н времени,
М., 1985.
79
мер), то окажется, что в соответствующих формулах
отражены конкретные вещественные характеристики:
масса, сила, скорость, ускорение, время.
Естествоиспытатель. Если в уравнениях законов
Ньютона присутствует время, то совершенно ясно, что
это не какое-то всеобщее и ко всему относящееся время,
а длительность механического взаимодействия матери-
альных тел. Когда по мере увеличения пути увеличива-
ется длительность на его преодоление, никому не придет
в голову автоматически переносить такое «увеличение»
на любые материальные процессы (например, биологи-
ческие) и истолковывать таким, скажем, образом, что
по мере увеличения пройденного пути увеличивается
и длительность жизни. Абсурд! Но зато он наглядно
демонстрирует конкретность истины применительно
к физико-математическим закономерностям.
БЕСКОНЕЧНОСТЬ И МГНОВЕНИЯ
Философ. Полет человеческой мысли трудно ограни-
чить масштабами скоростей, близких к скорости света
или превосходящих ее. Высказываются мнения о том,
нельзя ли представить движение с бесконечно большой
скоростью. По этому поводу имеются интересные суж-
дения А. Ф. Лосева. Он рассуждал так: рассмотрим
тело, которое движется с какой-нибудь конечной скоро-
стью. Пока мы имеем дело с конечными скоростями,
сама категория скорости остается везде одной и той же
и меняется только ее величина. Но допустим, что тело
движется с бесконечной скоростью. Что это значит? Это
значит, что оно сразу прошло все расстояние, которое
предстояло пройти. Однако если тело сразу занимает
все возможные места, которые могло бы пройти, то это
значит, что больше уже нет никакого другого места,
которое оно могло бы занять: все места заняты, и дви-
гаться уже некуда. Но тогда получается, что тело уже
80
не движется, а покоится. Покой есть не что иное, как
движение с бесконечной скоростью *. Какие можно вы-
сказать соображения по этому поводу?
Естествоиспытатель. В данных рассуждениях затра-
гиваются сразу несколько вопросов. Когда рассматри-
вается механическое движение тела, то обязательно дол-
жен быть ответ на вопрос: относительно чего оно
движется? Если движение безотносительно чего-либо, то
это уже чистый нонсенс. Поэтому допустить возмож-
ность движения тела с бесконечной скоростью (не имея
системы отсчета этой скорости) — бессмыслица. Ведь
можно представить и такой случай: движутся рядом два
тела с бесконечно большой скоростью. Тогда между
ними относительная скорость будет равна нулю и они
будут неподвижны относительно друг друга.
В рассуждениях имеется и другая логическая ошиб-
ка, а именно: утверждается, что покой есть не что иное,
как движение. Заметим, что понятия «покой» и «движе-
ние» (а также и «неподвижность») имеют различное
содержание. Покой — это состояние массы тела, когда
оно не взаимодействует ни с чем (на тело не действует
никаких сил). Но в это время тело, находящееся в со-
стоянии покоя, может двигаться относительно других
тел или систем отсчета, поскольку движение всегда от-
носительно (абсолютной неподвижности нет). Однако не
только бесконечность привлекает наше внимание, но и ее
противоположность — конечность, а в пределе — эмпи-
рическое мгновение.
Философ. Недаром В. И. Вернадский причислял про-
блему эмпирического мгновения к одной из глубочайших
загадок природы, при решении которой вскрывается ре-
альное содержание, не менее богатое, чем то, которое
нами осознается в безбрежности пространства — време-
ни Космоса. Эта проблема волновала людей во все вре-
* Лосев А. Ф, Типы отрицания. — В кн.: Диалектика отри-
цания отрицания. М., 1983, с, 165—166^
81
мена. В поэтической форме стремление человека познать
бесконечное через единый миг запечатлено в известном
четверостишии Уильяма Блейка:
В одном мгновенье видеть вечность,
Огромный мир — в зерне песка,
В единой горсти — бесконечность
И небо — в чашечке цветка.
Ныне это поэтическое предвидение наполняется фи-
зическим содержанием.
Естествоиспытатель. Многих ученых интересовал
вопрос: можно ли осуществлять взаимодействия между
телами почти мгновенно и на большом расстоянии? Со-
гласно теоретическим выводам, полученным в квантовой
механике и в какой-то мере подкрепленным лаборатор-
ными экспериментами, два объекта, разделенных значи-
тельным расстоянием и никак между собой не связан-
ных, тем не менее «чувствуют» присутствие друг друга.
Их поведение поразительным образом скоррелировано,
так что измерения, выполненные над одним из них,
мгновенно (в пределах возможностей наблюдений) влия-
ют на результаты измерений, выполняемых над другим *.
Однако к подобным выводам, носящим сенсаци-
онный характер, надо относиться осторожно и критиче-
ски. Как правило, необычные физические явления нуж-
даются в тщательных дополнительных исследованиях.
В частности, здесь требуется оценить скорость передачи
физических взаимодействий и точность измерения син-
хронных движений частиц.
Философ. Однако, несмотря на некоторую осторож-
ность и естественный скептицизм в оценке подобных
опытов, хотелось бы подкрепить заложенную в них идею
Л Л _ _ 1—Г е
эк
гипотетический характер. Известно: все, что относится
* См., напр.: Шимони А. Реальность квантового мира* —
«В мире науки», 1988, № 3, с. 22.
82
к сознанию и психике, является вторичным по отноше-
нию к материальному бытию. Закономерности нашего
познания, мышления также являются отображением
того способа, каким практически действующий человек
связан с внешним миром. Данный способ основывается
на контакте с объективной действительностью при по-
мощи некоторого набора различных органов чувств.
В результате в мозг поступает информация не просто
дискретная в пространстве и во времени, но и различная
по своему физическому (и вообще — природному) носи-
телю. Она создает в мозгу некоторые объективные обу-
словленные схемы (каналы), обеспечивающие механизм
процесса мышления и образование упорядоченных логи-
ческих связей. Будь человек устроен иначе или обладай
он иным набором органов чувств — структура мысли-
тельно-познавательных процессов могла бы оказаться
совсем иной. Если допустить, что будущим космическим
исследователям встретится когда-либо разумная форма
жизни, наподобие лемовского мыслящего океана плане-
ты Солярис, то мыслительные механизмы такого суще-
ства окажутся во многом отличными от человеческих
именно в силу иного способа взаимодействия с внеш-
ним миром.
Суть же гипотезы заключается в следующем. Изве-
стно, что быстрее мысли нет ничего на свете — она
способна почти мгновенно охватить любые пространст-
ва и расстояния, вплоть до бесконечности. Представля-
ется достаточно вероятным, что данная способность
мысли есть неосознанное отображение определенных
объективных закономерностей материального мира, пока
что неизвестных науке. Мысль мгновенна не потому,
что отражает (подсознательно) какие-то бесконечные
скорости, которые, как было показано, вообще невоз-
можны в природе, а потому, что способна к целостному
охвату бесконечности, отображая ее каким-то конкрет-
ным способом. Понятно, что речь здесь идет не о содер-
жании мышления, а о его механизме. Это не одно и то
с
83
же — иначе любую чертовщину можно объявить реаль-
ной потому, что она присутствует в мысли (мысли-
тельные химеры и фантомы тоже отображают действи-
тельность, но особым — искаженным или даже
вывернутым наизнанку — образом). По такой схеме,
кстати, строится пресловутое онтологическое «доказа-
тельство» бытия бога: раз бог присутствует в мысли,
значит, он существует и на самом деле. Но сейчас,
повторяем, речь идет не о содержании мышления, а его
закономерностях, которые не могут быть не чем инымг
кроме как отражением объективных законов. Природа
накладывает неизгладимый след на собственное творе-
ние — сознание.
Второй философский аргумент состоит в следующем.
Концепция близкодействия (отрицающего возможность
мгновенного взаимодействия) предполагает, что сиг-
нал распространяется с конечной скоростью между фи-
зическими объектами, находящимися друг с другом во
внешних отношениях. Сам сигнал также находится
во внешнем отношении с источником или прием-
ником: от источника он уже оторвался, а приемника
еще не достиг — налицо тройственное внешнее отно-
шение.
Напротив, мгновенность взаимодействия предполага-
ет наличие системы внутренних отношений, связанных
в единое материальное целое внутри более общец (це-
лостной же) материальной системы. Так, Солнечная
система действует как единое целое внутри нашей Га-
лактики, которая также образует целостную материаль-
ную систему. Естественно, электромагнитные сигналы
распространяются в ней с конечной скоростью, равной
скорости света. Но сама галактическая система функци-
онирует при этом как единый целостный объект. И не-
смотря на колоссальные размеры (диаметр нашей
Галактики — 100 000 световых лет), ведет себя в мас-
штабах бесконечного космоса как обыкновенная тарелка.
В случае изменений в ее движении (смещение траекто-
84
рии, убыстрение или замедление) все происходит разом,
мгновенно для любой точки Галактики, а не после того,
как сигнал-импульс пройдет от одного ее края до
другого (на *Гго потребовалось бы 100 тысяч лет).
В противном случае, пока сигнал добирался бы из
конца в конец, Галактика бы успела распасться, превра-
титься в хаос несвязанных космических объектов. Од-
нако целостная упорядоченность галактической си-
стемы обеспечивается внутренними отношениями бо-
лее высокого метагалактического уровня и управляется
ими...
Естествоиспытатель, Подобная гипотеза пытается
доказать возможность мгновенного дальнодействия ис-
ходя из того, что галактическая система функционирует
как единый бесконечно жесткий целостный объект. Но
такого не бывает. Даже все твердые материальные тела
в той или иной мере упруги, а галактические системы тем
более. Все тела, двигаясь ускоренно под действием
внешних сил, обязательно изменяют свою форму
и структуру. И это происходит не мгновенно, длитель-
ность процесса зависит от физической природы материи
и сил взаимодействия.
Рассмотрим, например, процесс трогания с места
железнодорожного состава. Паровоз (или электровоз)
с помощью двигателя создает вращающий момент
у ходовых колес, которые за счет трения контактируют
с рельсами и создают силу тяги. Паровоз трогается
с места и вызывает растяжение пружины механизма
сцепления с ближайшим первым вагоном. Возникающая
при этом сила пружины вызывает растяжение конструк-
ции вагона, а затем и пружины сцепки первого вагона
со вторым. И так далее, пока не тронется с места по-
следний вагон состава. При этом силы взаимодействия
между вагонами распространяются с конечной скоро-
стью, а движение эшелона в целом начинается не сразу,
а с некоторым запаздыванием. Если воздействие паро-
воза (его ускорение и скорость) будет превосходить
85
скорость распространения взаимодействий между ваго-
нами, то может произойти разрыв сцепления (разруше-
ние целостности системы, что иногда бывает на практи-
ке). При плавном трогании эшелон сохраняет свою
целостность, однако в течение некоторого времени вдоль
состава происходят затухающие упругие колебания —
движение вагонов друг относительно друга. Таких при-
меров можно привести бесконечное множество, посколь-
ку все материальные объемы движутся в соответствии
с законами механики упругих тел.
Если обратиться к движению галактик, то они пред-
ставляют собой единую систему небесных тел, связанных
между собой, как пружинами, силами тяготения. При
внешнем воздействии, происходящем со скоростью ме-
нее скорости распространения сил гравитации, галакти-
ка будет деформироваться, сохраняя свою целостность.
Общее ее движение под действием внешней причины
произойдет только после того, как волна поля гравита-
ции пройдет все пространство галактики. При этом ни-
какого распада галактической системы не должно про-
исходить, пока существуют массы тел и силы тяготения.
Следовательно, для сохранения целостности звездного
мира не требуется никаких мгновенно дальнодействую-
щих сил природы.
Философ. Конечно, любые гипотезы всегда необходи-
мо проверять опытным и экспериментальным путем.
Учет достоверных фактов является одной из задач фи-
лософского познания.
ОЦЕНКА РЕЛЯТИВИЗМА
Естествоиспытатель. Итак, подведем некоторые ито-
ги. Какой релятивизм соответствует материалистической
диалектике, а какой ей претит? Органически вписыва-
ется в теорию диалектики и выступает ее неотъемлемой
частью релятивизм, раскрывающий неисчерпаемое мно-
86
гообразие объективных отношений и их закономерности,
включая отношение бытия и сознания, первичность ма-
терии по отношению к мышлению, обусловливающее
и структуру мыслительных процессов, логические отно-
шения между понятиями, суждениями, умозаключения-
ми, принципами, теориями, всей системы усвоенных ин-
дивидом знаний.
Философ. Но есть релятивизм иного рода, реляти-
визм — родной брат софистики. Вместо скрупулезного
анализа уравнений и формул, точного привязывания
составляющих их компонентов к материальной действи-
тельности современный софист-релятивист фетишизиру-
ет математические выкладки, принимается рассматри-
вать материальную действительность сквозь призму
неверно истолкованных математических абстракций, по-
лагая при этом, что это и есть наивысшее и окончатель-
ное достижение науки.
РОЛЬ МАТЕМАТИКИ В ПРОЦЕССЕ ПОЗНАНИЯ
Естествоиспытатель. Однако следует помнить, что ни
одна наука не обходится без математики. Но люди все-
гда по-разному оценивали роль математики в познании
природы и ускорении научно-технического прогресса.
Обычный упрек состоит в том, что математический ап-
парат может слепо служить как решению задач в по-
знании нового, так и при обосновании ошибочных
гипотез и ложных теорий.
Философ. Математика как наука возникла из по-
требностей человеческой практики. Однако математиче-
ские понятия на первый взгляд представляются совсем
не связанными с действительностью, не имеющими ана-
логов в материальном мире. Производя вычисления, ре-
шая уравнения, выводя формулы, мы оперируем мате-
матическими абстракциями совершенно свободно. Но
такое оперирование понятиями порождает иллюзию, что
87
результаты операций с ними напрямую раскрывают за*
кономерности природы. В таком случае возникает гру-
бейшая ошибка: природа подгоняется под абстракции.
Дабы избежать такого конфуза, необходимо результаты
любых математических выкладок (если они связаны с
исследованием природы) приводить в точное соответст-
вие с многообразными сторонами, связями и отношения-
ми объективной действительности.
Наконец, возможна еще одна ошибка. Математиче-
ские абстракции, как правило, функционируют в виде
разного рода отношений — формул, уравнений, преоб-
разований. Результатом также выступают различные
математические соотношения. Когда с их помощью опи-
сываются те или иные физические закономерности, воз-
никает иллюзия, что данное отношение существует
в природе, в какой-то вещественной форме. На самом
деле это не так. Само по себе отношение не веществен-
но, вещественны материальные элементы, составляющие
такое отношение. Возьмем скорость. Скорости как тако-
вой в виде некой субстанции в природе не существует.
Реально существуют движущиеся объекты или процессы,
вступающие в соотношения с реальными пространствен-
ными и временными параметрами.
Естествоиспытатель. Особые претензии математики
в свое время обнаружил еще Ньютон, который отмечал,
что «новейшие авторы, подобно древним, стараются под-
чинить явления природы законам математики». Однако
эти упреки следует отнести к некоторым пользователям
математики, а не к самой науке, которая является мо-
гучим аппаратом познания и одним из величайших до-
стижений человечества.
Действительно, в современную эпоху ускорения на-
учно-технического прогресса математика достигла чрез-
вычайно высокого научно-методического уровня и при-
обрела свою материальную базу — электронно-вычисли-
тельную технику. Благодаря огромному быстродействию
и большому объему памяти ЭВМ. математика стала ак-
88
дивным участником труда ученых, инженеров и трудя-
щихся во всех сферах народного хозяйства. Ученые
с помощью ЭВМ создают математические модели раз-
личных физических процессов, явлений природы, машин
и социально-экономических объектов, производят их
детальное изучение и разрабатывают оптимальные ва-
рианты реализации. Инженеры и конструкторы, ис-
пользуя системы автоматизированного проектирования
(САПР), в десятки раз быстрее и качественнее созда-
ют образцы новой техники, прогрессивную технологию,
строительные и другие объекты. В цехах заводов
и предприятий ЭВМ трудятся, помогая управлять про-
изводством и технологическим оборудованием, в том
числе и огромной армией роботов, автоматов, автома-
тизированных линий и производств.
Все современные подвижные объекты — корабли,
подводные лодки, самолеты, ракеты и космические ле-
тательные аппараты имеют на своем борту вычислитель-
ные системы, обеспечивающие обработку необходимой
информации и решение любых задач навигации, управле-
ния движением и выполнения многообразных рабочих
функций. При решении практических задач математи-
ческий аппарат применяется не для «свободного опери-
рования», а с использованием определенных правил,
жесткой логики и на основе разработанных алгорит-
мов. При этом математика выполняет роль инструмента
для формирования логических моделей и количествен-
ных соотношений, без которых не обходится ни одна
наука.
Философ. Получается, что в развитии данной обла-
сти знаний следует различать две тенденции: одна свя-
зана с решением проблем, обусловленных потребностями
практики; другая продиктована логикой развития самой
науки, потребностями углубления и расширения ее тео-
ретических возможностей?
Естествоиспытатель. Да, это так. При этом достиже-
ния математики, обусловленные второй тенденцией ее
89
развития, не всегда находят применение в практической
деятельности человека, составляя тем самым опреде-
ленный задел на будущее.
Философ. Здесь явственно обнаруживается диалек-
тическая противоречивая закономерность в развитии
математики: с одной стороны, благодаря ее абстрактно-
сти математический аппарат носит универсальный
характер и может обслужить потребности любых на-
ук — технических, естественных, экономических и со-
циальных; с другой стороны, математизация наук может
приводить к забвению материального мира, то есть
к возникновению «физического идеализма», когда мате-
рия исчезает и остаются одни уравнения.
Естествоиспытатель. Логическая стройность и могу-
щество математического аппарата, столь необходимые
для человечества, иногда играют коварную роль с не-
которыми исследователями. Будучи очарованными воз-
можностями математики и под ее гипнозом, они пыта-
ются создавать новые теоретические построения, исходя
из недостаточно проверенных или ошибочных гипотез
и допущений, полагая при этом, что математический
аппарат исправит возможные отклонения и приведет
к поставленной цели. Однако математика не обладает
способностью исправлять ошибочные гипотезы и само-
стоятельно находить пути к истине так же, как и не
может подчинить себе явления природы.
Некоторые исследователи, обольщаясь логичностью
построения математических абстракций, устанавливают
в качестве единственного критерия истины «непротиво-
речивость» в ее исходных аксиомах, что приводит к
опасному формализму, чреватому идеализмом, При та-
ком подходе любая псевдонаучная аксиома может быть
объявлена «истиной», если она будет отвечать формаль-
ному критерию истинности на основе «внутренней не-
противоречивости».
Роль математики как инструмента познания можно
пояснить с помощью простейшего примера. Известно,
90
что хороший стрелок, чтобы поразить цель из ружья,
очень тщательно прицеливается. Если он допустит от-
клонения при наведении перед выстрелом, то, несмотря
па совершенство конструкции ружья, пуля пролетит
мимо цели. В такой ситуации исправить траекторию
полета пули и устранить ее отклонение от цели прак-
тически невозможно. Роль, аналогичную ружью, играет
математический аппарат, а функции прицеливания вы-
полняют гипотезы, начальные допущения и условия.
Промах при плохом выстреле соответствует несовпаде-
нию теории с практикой. Из такого примера наглядно
следует, что если красивая или изящная теория (что
само по себе, по мнению ряда зарубежных физиков,
может служить критерием истинности) не совпадает
с практикой, то в первую очередь надо искать ошибку
в ее исходных положениях, допущенную не в математи-
ческом аппарате, а в голове самого автора теории.
В самом деле, если, к примеру, плотник построил некра-
сивый, неудобный дом, то почему он должен свалить
всю вину и все огрехи на свой топор — как инструмент
труда?
Таким образом, математика сама по себе не являет-
ся источником идеализма. Она как инструмент познания
верно служит человеку, и только от него зависит пра-
вильное использование этого инструмента. Однако не
следует забывать, что математика, как и всякий ин-
струмент, обладает ограниченными возможностями (по
точности решения задач, глубине охвата проблемы и си-
стемности ее рассмотрения) и ее необходимо непрерывно
развивать и совершенствовать, усиливать связь этой
науки с практикой.
Философ. Масса захватывающих проблем, а под-
час трагических ошибок возникает при математическом
описании природных закономерностей, для правиль-
ного понимания которых жизненно необходима глубо-
кая методологическая и мировоззренческая культура,
31
позволяющая четко отличать объективные явления от
их отображения в абстрактно-математических поня
тиях.
АБСОЛЮТИЗАЦИЯ ВЫВОДОВ
Естествоиспытатель. Некоторые исследователи стре
мятся свои теоретические выводы представить как аб-
солютно точные, достоверные и окончательные, текз
самым показывая, что рассматриваемая тема как бы
полностью исчерпана. Однако последующие разра-
ботчики этой же темы обычно находят еще много неза-
вершенного и недостаточно изученного. В чем тут
дело?
Философ. Абсолютизация теоретических выводов —
типичная черта метафизического мышления. «...Что та-
кое метафизика? — спрашивал Г. В. Плеханов. — Ка-
ков предмет ее исследования? Предметом является
абсолютное. Она хочет быть наукой об абсолютном,
о безусловном»*. В своей эволюции метафизика прошла
несколько этапов. Если во времена К. Маркса и Ф. Эн-
гельса она выступала как антипод теории развития, то
ко времени ленинского этапа марксистской философии
она научилась использовать саму концепцию развития,
односторонне абсолютизируя ее количественную сторо-
ну и сводя развитие к постепенности. Ныне метафизика
пошла еще дальше, абсолютизируя относительное, ко-
нечное в противовес бесконечному, внешне в отрыве от
внутреннего, утверждая примат отдельных сторон, от-
ношений или закономерностей. Преодоление метафизи-
ческих представлений, которые постоянно дают знать
о себе во всех областях науки, возможно на основе диа-
лектической методологии. Ныне, как и в начале столе-
тия, актуальными остаются ленинские слова: «Новая
* Плеханов Г._ В, Избр, филос. произв., т, 2, с£ 436,
92
физика свихнулась в идеализм, главным образом, имен-
но потому, что физики не знали диалектики» *.
Диалектико-материалистическая теория познания
полностью солидарна с оптимистическим взглядом на
близкие и дальние перспективы развития науки.
В. И. Ленин присоединился к пророческому предсказа-
нию Иосифа Дицгена о том, что «объект науки бесконе-
чен», что неизмеримым, непознаваемым до конца,
неисчерпаемым является не только бесконечное, но
и «самый маленький атом», ибо «природа во всех своих
частях без начала и без конца»**.
Естествоиспытатель. Эта неисчерпаемость прису-
ща любой науке, поскольку изучаемый ею предмет
(независимый от воли и желания исследователя) на-
ходится в бесчисленных внешних и внутренних отно-
шениях как в пространстве, так и во времени, образуя
множественные взаимосвязи с другими объектами
и выступая неотъемлемым звеном в общей и непрерыв-
ной цепи развития. Наука неисчерпаема, потому что
неисчерпаемы природа, жизнь, человек, его постоян-
ное стремление отвоевывать все новые и новые тайны у
материи.
Философ. Типичным образцом абсолютизации, кста-
ти, в современной науке и является, как ни странно,
теория относительности. Несмотря на закрепившееся
наименование, теория относительности на самом деле
является теорией абсолютности, где на месте старых
низвергнутых абсолютов были воздвигнуты новые, о ко-
торых старательно предпочитают умалчивать, хотя они
не могут не бросаться в глаза. На данную характерную
черту этой теории обращал внимание еще Макс Планк:
одна из его работ по этому вопросу так и называется —
«От относительного к абсолютному» (ее перевод на
русский язык публиковался отдельной брошюрой един-
' * Л е н и н В. И. Поли. собр. соч., т. 18, с, 276—277.
V* Там же, с. 276,
93
ственный раз в Вологде в 1925 г.). В релятивистской
теории абсолютизировано все — от оснований до след-
ствий. Имеются также и неявные, замаскированные аб-
солюты, играющие, однако, сколь основополагающую,
столь и роковую, самоубийственную роль.
Так, в теории относительности, вопреки очевидности,
абсолютизируются две системы отсчета, находящиеся
друг с другом в совершенно конкретных отношениях,
которые описываются известными формулами (преобра-
зованием Лоренца). На этой довольно-таки шаткой ос-
нове и покоится все колоссальное здание теории отно-
сительности, обросшее за время ее существования
множеством построек и пристроек. В действительности
же соотносящихся материальных систем и соответствую-
щих им абстрактных естественно-математических систем
отсчета существует не две, а неисчерпаемое множество.
Причем закономерности их соотношения таковы, что от-
ношения даже трех систем уже не тождественны отно-
шению двух.
Кстати, и в специальной теории относительности
(СТО) вопреки господствующему представлению дей-
ствуют не две системы отсчета, а три (третьей, как мы
увидим дальше, выступает свет, с абсолютизированной
скоростью которого соподчиняются все остальные явле-
ния природы). Между тем достаточно сопоставить
с двумя (или тремя) системами отсчета, абсолютизи-
рованными в рамках СТО, еще одну или несколько, как
весь храм релятивистской физики зашатается. Ничего
не мешает, к примеру, взять 4—5—10—100 и т. д. систем
и произвести поочередные или групповые преобразова-
ния их пространственных и временных координат.
И каждый раз перед изумленным взором будет открывать-
ся «новый дивный мир», который не способно вместить
человеческое воображение, если только отвлечься от
того элементарно простого факта, что образуемая в ре-
зультате математических преобразований модель дей-
ствительности — всего лишь спекулятивная конструк-
94
ЦПЯ, подгонять под которую природу — одно из самых
бесполезных занятий.
Естествоиспытатель. Я бы добавил еще одно уточне-
ние*. теория относительности, по существу, является тео-
рией искажения сигналов, неизбежно возникающего
в относительном движении.
Философ. Зыбкость релятивистской картины мира
обнаруживается самоочевидным образом, если произве-
сти «обращение» релятивистских формул. Поскольку все
системы отсчета равноправны, постольку любую из них
можно считать условно покоящейся, в таком случае
другая (или другие) будут условно движущимися. На-
пример, пуля, выпущенная из пистолета, может быть
принята в качестве условно покоящейся системы отсче-
та; в таком случае сам пистолет, стрелок, земная по-
верхность и т. д. могут быть рассмотрены как движу-
щиеся относительно условно неподвижной пули. Чтобы
воочию убедиться в искусственности и абсурдности по-
добного подхода в понимании фундаментальных законо-
мерностей материального мира, в качестве условно не-
подвижной системы отсчета достаточно взять одиночный
фотон (или группу фотонов). Естественно, что при этом
весь остальной объективный мир во всем его многооб-
разии и неисчерпаемости должен согласно канону СТО
разлетаться со световой скоростью относительно условно
неподвижного фотона.
Впрочем, трезво мыслящих ученых это нисколько не
должно обескураживать. «Ум человеческий, — писал
В. И. Ленин, — открыл много диковинного в природе
и откроет еще больше, увеличивая тем самым свою
власть над ней...»
Естествоиспытатель. И чем глубже мы будем по-
знавать природу, тем диалектически противоречивей бу-
дет становиться и научная картина мира, предстающая
перед пытливым взором во всей своей естественной кра-
соте и парадоксальности.
95
ПАРАДОКСЫ И ФАНТАЗИИ
Философ. В науке часто возникают парадоксы (от
греч. paradoxos — неожиданный), то есть мыслительные
затруднения, противоречащие сложившимся представле-
ниям. Они известны с глубокой древности. Наверное,
если бы в науке отсутствовали парадоксы — ее история
была бы не столь драматична и захватывающа.
Вместе с тем парадоксальность никогда не считалась
симптомом благополучия на научном фронте, ее всегда
старались преодолеть, а если не удавалось — отыскать
приемлемое объяснение. В таких условиях парадоксаль-
ность становилась своеобразным тренажером для трени-
ровки ума, оттачивания остроты мысли. Именно в дан-
ном смысле следует понимать известный пушкинский
афоризм — «Гений — парадоксов друг». Гений — друг
парадоксов потому, что любит и умеет их разрешать,
обнаруживая собственную силу, а вовсе не потому, что
ему нравится быть в них запутанным.
Ирреальный, заведомо неразрешимый мир парадок-
сов, тщательно культивируемый в некоторых областях
современной науки, далек от того, чтобы служить ката-
лизатором ее прогресса. Отказ или намеренное уклоне-
ние от их разрешения (для чего, собственно, и существу-
ют парадоксы) не способствуют также и укреплению
научного мировоззрения. Взамен апробированных выво-
дов, доказанных всей логикой развития опытного есте-
ствознания и философского материализма, обычно
предлагаются эфемерные суррогаты, облаченные в аб-
страктные наукообразные оболочки.
XX век оказался особенно богат всевозможными па-
радоксами. Парадоксальность сделалась чуть ли не
высшим критерием оригинальности в науке: чем боль-
ше парадоксов, тем лучше, тем научнее; отсутствие па-
радоксов — нежелательный дефект. В действительности
же за всяким парадоксом всегда стоит если не не-
достаточность знания, то наверняка неполнота, ограни-
96
ценность в использовании методологии и в первую
очередь материалистической диалектики. Диалектиче-
скому разуму вполне по плечу поединок с любым
парадоксом.
Естествоиспытатель. Согласен, что выход из пара-
доксальных ситуаций в науке практически невозможен
без опоры на материалистическую диалектику.
Философ. Да. Но вместо вразумительного и последо-
вательно материалистического объяснения загадок при-
роды и ее осмысления в привычную моду вошло еще
больше запутывать и без того непростые проблемы. Не-
понимание материальных корней (а следовательно —
сути) математических абстракций плюс игнорирование
азбучных истин диалектического материализма подво-
дит некоторых современных теоретиков к опасной
черте.
Иногда парадоксы литературной фантастики усту-
пают парадоксам в науке. Посудите сами. Вот типичное
и далеко не единичное рассуждение, заимствованное из
вполне респектабельной книги: «Представим себе, на-
пример, космонавта, вылетевшего с Земли и нырнув-
шего во вращающуюся или заряженную черную дыру.
Немного пространствовав там, он обнаружит Вселен-
ную, являющуюся его же собственной, только на 10 ми-
нут более ранней во времени. Войдя в эту более ран-
нюю Вселенную, он обнаружит, что все обстоит так, как
было за несколько минут до его отправления. Он мо-
жет даже встретить самого себя, полностью готового к
посадке в космический корабль. Встретив самого себя,
он может рассказать себе же, как он славно путешест-
вовал. Затем, вдвоем с самим собой, он может сесть в
ожидающий космический корабль, и он (или правильнее
сказать: они?..) может (вдвоем!) снова повторить тот
же полет!» *
* Кауфман У. Космические рубежи теории относительности.
М., 1981, с. 278.
4 В. Демин, В. Селезнев
97
Данная ситуация, кстати, обыграна в известном на-
учно-фантастическом романе Артура Кларка «Космиче-
ская одиссея 2001 года» и одноименном кинофильме, по-
ставленном Стенли Кубриком. После появления «Кос-
мической одиссеи», завоевавшей огромную популярность
у зрителей и читателей, критики обвинили автора в
мистицизме, религиозности, идеализме и просто — в
плохом вкусе. Причина тому — заключительные эпизо-
ды: после одержанной победы над взбунтовавшимся
компьютером единственный из оставшихся в живых —
командир космического корабля Дейв Боумен откло-
няется от заданного курса на Юпитер и мчится в не-
скончаемом световом коридоре четырехмерного сверх-
пространства, постепенно раздваивается во времени и в
конце концов попадает в некоторое условное место, где
присутствует... при собственной смерти и ведет пред-
смертный диалог со своим двойником.
В переводе на русский язык книги Кларка приведен-
ные эпизоды вообще опущены. Можно подумать, будто
знаменитому фантасту на сей раз изменил вкус или
подвело творческое воображение. Если и подвело, то
только в одном смысле: всю невероятную ситуацию за-
ключительной части романа он чуть ли не дословно спи-
сал из научной литературы, где на основе так называе-
мого керровского решения уравнений общей теории от-
носительности гравитационное поле вращающейся мас-
сы представлено в эллипсоидальной системе координат.
Как видим, современная наука подчас оказывается фан-
тастичнее литературной фантастики, последняя едва по-
спевает осваивать то, что ей подбрасывают ученые.
Естествоиспытатель. Конечно, без фантазии в науке
не обойтись. Качеством величайшей ценности называл
фантазию В. И. Ленин. «Эта способность чрезвычайно
ценна, — говорил Ленин па XI съезде РКП (б). — На-
прасно думают, что она нужна только поэту. Это глу-
пый предрассудок! Даже в математике она нужна, даже
открытие дифференциального и интегрального исчисле-
98
ний невозможно было бы без фантазии»*. Но фантазия
в науке (да и в литературе и искусстве тоже) имеет
смысл лишь тогда, когда она направлена на действи-
тельность, помогает в ее познании и преобразовании.
Многие выдающиеся ученые и создатели новой техни-
ки — академики С. П. Королев, М. В. Келдыш,
А. Н. Туполев, Б. Н. Юрьев, С. В. Ильюшин и др., с
которыми мне в свое время приходилось встречаться,
рассказывали, что они в своей молодости с увлечением
читали книги знаменитых фантастов (Ж. Верна, Г. Уэл-
лса, А. Беляева и др.), получая при этом заряд творче-
ской энергии на всю жизнь.
* Л е н и н В± И4 Полн£ собр, соч,, т, 45, с, 125,
4*
99
Глава 4. ДА БУДЕТ СВЕТ!
ИСТОРИЯ НАУКИ О СВЕТЕ
Естествоиспытатель. История развития науки, зани-
мающейся изучением природы света, является уникаль-
ным примером интересных открытий, бессистемных и
случайных экспериментов, шатаний и разброда во
взглядах на материальную сущность светового излуче-
ния и, наконец, нескончаемого потока «безумных идей»,
недостаточно продуманных гипотез и откровенных за-
блуждений. В современных условиях сложилась даже
некоторая традиция: серьезный и уважающий себя уче-
ный, занимающийся разработками оптической техники
и фотонных источников энергии, избегает касаться во-
просов о природе света.
Можно с полным основанием сказать, что свет — это
самое темное явление в современной научной картине
мира. Известно, что свет является энергетическим источ-
ником жизни на Земле и одним из главных носителей
информации о материальном мире. Систематические ис-
следования свойств света начались еще в XVII веке и в
дальнейшем проводились с нарастающей интенсивно-
стью. Однако природа света оказалась сложной и про-
тиворечивой. Во времена Ньютона свет представляли в
виде корпускул, летящих с огромными скоростями. При
этом предполагалось, что корпускулы являются микро-
скопическими телами, летящими непосредственно от ис-
точника излучения. Корпускулы обладают некоторой
массой, значит, их движение может быть описано зако-
нами классической механики.
Драматический отпечаток на изучение свойств све-
100
та наложила гипотеза об эфире, господствовавшая в
XIX веке. Эфир представлялся в виде особой светонос-
ной среды, по которой волны света движутся с постоян-
ной скоростью, аналогично распространению звука в
воздухе или в воде. На основании такой гипотезы до
наблюдателя доходят не частицы, излучаемые источни-
ком света, а только колебания эфира, контактирующего
непосредственно с приемником. Однако эта гипотеза по-
терпела крах в результате опытов Майкельсона (1881—
1887 гг.), поставленных с целью обнаружить эфир и
измерить скорость движения Земли относительно этой
среды. Отрицательные результаты опыта, повторенно-
го многократно другими исследователями в более по-
здние периоды, привели к кризису в электромагнитной
теории и вызвали потребность в выработке нового
взгляда на природу света и электромагнитных процес-
сов.
Философ. Итак, было установлено, что эфира в при-
роде нет. Стройное здание электродинамики уже в на-
чале XX века потеряло под собой почву. Как же сей-
час истолковываются световые и электромагнитные про-
цессы?
Естествоиспытатель. Современные взгляды на приро-
ду света базируются на результатах работ Альберта
Эйнштейна, Луи де Бройля и других ученых, по мнению
которых свет обладает сложной корпускулярно-волновой
природой. Однако природа света и его модель — эле-
ментарная частица не изучены.
Постоянное внимание уделялось измерению скоро-
сти распространения света, которое осуществлялось
астрономическими наблюдениями и наземными оптиче-
скими приборами. На сегодня эта скорость измерена в
земных условиях с точностью до долей км/с и близка
к 300 000 км/с. Астрономические измерения звездной
аберрации (смещения луча света вследствие движения
Земли по орбите) дали другой результат: скорость све-
та, идущего от звезд, равна в среднем около 303 000 км/с.
101
Столь большая разница в скоростях (более 3000 км/с)
пока не объяснена удовлетворительным образом.
Философ. Как же можно объяснить подобное несоот-
ветствие скоростей света, наблюдаемых в земных усло-
виях и в звездном мире? Ведь в настоящее время счи-
тается, что скорость света является постоянной величи-
ной и не может быть больше 300 000 км/с.
Естествоиспытатель. Давайте обсудим этот вопрос.
ГИПОТЕЗА О ПОСТОЯНСТВЕ СКОРОСТИ СВЕТА
Философ. В своем первом, теперь уже знаменитом
труде о специальной теории относительности «К элект-
родинамике движущихся тел» (1905 г.) Эйнштейн сфор-
мулировал постулат о постоянстве скорости света в отно-
сительном движении. Согласно этому постулату ско-
рость распространения света одна и та же, независимо
от того, движется с какой-либо скоростью наблюдатель
навстречу излучателю или удаляется от него. Разрабо-
танное правило сложения скоростей не допускает воз-
можности движения быстрее скорости света. Для того
чтобы согласовать этот постулат с физическими опыта-
ми (особенно с опытом Майкельсона), были использова-
ны преобразования Лоренца, применявшиеся в каче-
стве математического аппарата при исследовании осо-
бенностей распространения света в эфире. Следствия,
вытекающие из постулата, оказались парадоксальными
и противоречащими здравому смыслу: время, простран-
ство и масса тел оказались в полной зависимости от
скорости относительного движения. Поэтому принято
толкование, что все известные и проверенные практикой
законы механики справедливы только для малых скоро-
стей движения по сравнению со скоростью света. Одна-
ко физической сущности изменения хода времени, раз-
меров тел и их масс в относительном движении не су-
мел никто объяснить, в том числе и создатель теории
102
относительности. Правда, в многочисленной популярной
литературе до сих пор делаются попытки в наглядной
форме показать существо так называемых релятивист-
ских эффектов, возникающих при больших скоростях.
Обычно у читателей возникает чувство изумленного вос-
хищения, когда в каком-либо описании быстро летя-
щий космический корабль укорачивается в направле-
нии движения, масса его неограниченно увеличивает-
ся, а ход времени на корабле замедляется и космонав-
ты продолжают сохранять свою молодость. При
этом согласно другому постулату обнаружить все эти
изменения на движущемся космическом корабле его
члены экипажа не смогут. Отсюда и возник знамени-
тый парадокс близнецов (или часов), породивший не-
объятную специальную и научно-популярную литера-
туру *.
Естествоиспытатель. Напомним читателю, что близ-
нецы объявились в этом парадоксе благодаря часто при-
водимому истолкованию одного из следствий теории от-
носительности: если один из близнецов отправится в
длительное космическое путешествие с околосветовой
скоростью, то по возвращении домой на Землю он, оста-
ваясь сам сравнительно молодым, застанет брата глу-
боким стариком. Парадоксальность же в данной ситуа-
ции заключается в том, что с точки зрения релятивис-
тов брат-космонавт вправе рассматривать свой лета-
тельный аппарат как условно неподвижную систему от-
счета, и следовательно, стареть будет он сам, а моло-
деть его брат, оставшийся на Земле. Действительно па-
радокс!
Философ. Как известно, после обнародования теории
относительности ее теоретические посылки стали актив-
* См., напр.: Гарднер М. Теория относительности для милли-
онов. М., 1965; Скобельцын Д. В. Парадокс близнецов в тео-
рии относительности. М., 1966; Мардер Л. Парадокс часов. М.,
1974; Гоффман Б. Корни теории относительности. М., 1987.
103
но использовать эмпириокритики *, иррационалисты и
даже богословы и спириты (на что указывал еще Ленин
в работе «О значении воинствующего материализма»).
С другой стороны, по мере накопления опытных фактов
и осмысления выводов теория относительности получала
все более всестороннюю философско-материалистиче-
скую интерпретацию, выяснялось ее действительное мес-
то в современной научной картине мира. В итоге ока-
залось, что с проблемами, поднятыми на гребне реля-
тивистской теории, не все обстоит благополучно.
Естествоиспытатель. Да, проблематика, введенная в
научный оборот Эйнштейном и его последователями, до
сих пор уяснена далеко не до конца. Вот мнение одно-
го из наиболее вдумчивых современных интерпретаторов
релятивистской теории академика А. А. Логунова:
«Трудно найти в физике другую область, где существо-
вало бы столько догматизма, путаницы, а порой и про-
сто профессиональной некомпетентности. К сожалению,
путаница в физической литературе перешла в этой
части и в философскую. Как мы видим, ошибки в по-
нимании многими физиками специальной теории относи-
тельности носят принципиальный характер и происте-
кают в конечном счете от непонимания сути теории от-
носительности, того факта, что пространство и время
едины и геометрия их псевдоевклидова. Выбор же систе-
мы координат (системы отсчета) не изменяет структу-
ры пространства — времени»**.
Философ. Мир, созданный теорией относительности,
вошел в плоть и кровь современной жизни. Ее парадок-
сальные выводы усваиваются со школьной скамьи, и не
только по учебнику физики. Идеи релятивистской тео-
рии стали основой многочисленных научно-фантастиче-
* См., напр., в кн.: Теория относительности и ее философское
истолкование (М., 1923). Статьи бывших махистов А. А. Богдано-
ва, В. А. Базарова, П. С, Юшкевича.
** Логунов А. А. Рейхенбах, Эйнштейн и современные пред-
ставления о пространстве и времени, с, 32 L
104
ских произведений и даже мультипликационных филь-
мов (например, французского полнометражного мульт-
фильма «Властелин времени»). Вспомним, скажем, зна-
менитый релятивистский вывод об относительности хода
времени в движущихся материальных системах. Нынче,
пожалуй, и дошкольнику известно, что если бы его ро-
дители отправились в космическое путешествие с около-
световой скоростью, то, вернувшись через некоторое вре-
мя домой, на Землю, они могли бы обнаружить, что их
сын или дочь стали старше отца и матери. Такой вывод
вытекает из известных релятивистских формул, точ-
нее — из их наиболее распространенной интерпретации.
Естествоиспытатель. Ну а на самом деле? Как объ-
яснить релятивистские чудеса с диалектико-материа-
листической точки зрения, раскрыть ошибки в решении
этой проблемы?
РЕЛЯТИВИСТСКИЕ ФОРМУЛЫ
Философ. Чтобы уяснить, что же происходит на са-
мом деле, обратимся к двум релятивистским формулам,
хорошо известным из школьного курса физики:
Из приведенных формул следует, что в материаль-
ной системе отсчета, движущейся равномерно и прямо-
линейно относительно условно покоящейся системы и
связанного с ней наблюдателя, временные промежутки
«растягиваются» (течение времени «замедляется», отче-
го родители-космонавты могут оказаться моложе соб-
ственных детей, оставшихся дома), а пространственные
длины сокращаются. То есть по формуле: tz>t0; lz<lo-
Так ли это? Что понимать под фиксируемым «растя-
жением» и «сокращением»? Вытекает ли из формул, что
«замедляется» всякое время, связанное с перемещаю-
105
щейся системой отсчета — и продолжительность жизни,
и процессы мышления или рефлексы и биоритмы?
И действительно ли укорачивается космический ко-
рабль, сплющиваются в нем все предметы, живые орга-
низмы и сами космонавты? Если рассуждать последо-
вательно материалистически, опираясь на теорию отра-
жения, то упомянутые эффекты непосредственно из ре-
лятивистских формул не вытекают, а являются след-
ствием их свободного истолкования. Формула, как это
ей и положено, описывает (отображает) строго опреде-
ленные физические параметры и процессы, которые,
собственно, и фиксируются в формуле в виде символи-
ческих обозначений. Физическая формула может опи-
сывать только присущие ей (а не химические, биологи-
ческие, социальные) закономерности. В данном смысле
приведенные выше релятивистские формулы раскрывают
всего лишь объективное отношение между механиче-
ским перемещением тела и синхронно-совместным с ним
движением света. Соотнесенность этих двух физических
процессов зафиксирована в подкоренном соотношении
понятий v2 (скорость равномерного и прямолинейного
перемещения иперциахльной системы) и с2 (скорость
света, движущегося параллельно той же системе).
Естествоиспытатель. Не пояснить ли сказанное с по-
мощью наглядных образов?
Философ. Пожалуйста. Сначала пригласим читателя
совершить воображаемое путешествие в метропоезде и
в точном соответствии с условиями, заданными в пре-
образованиях Лоренца, рассмотрим движение светового
луча, параллельного перемещению метропоезда и рель-
сам. Для упрощения понимания даваемых разъяснений
лучше всего представить, что поезд вошел в туннель.
Это позволит представить одновременное отображение
распространения светового луча или фронта световой
волны на стенках вагонов поезда и на стене туннеля.
А для того чтобы результаты измерений сделать зри-
мыми и легко сопоставимыми, уместно допустить, что
106
Рис. 4.1
внешние стенки вагонов и стена туннеля покрыты фото-
эмульсией.
Представим (см. рис. 4.1), что у входа в туннель не-
подвижно закреплен источник света — О, посылающий
сигнал — ОР в направлении движения поезда MN.
Источник включается в тот самый момент, когда с ним
равняется конец последнего вагона. Луч света тем са-
мым движется вдогонку уходящему поезду. По мере то-
го как свет достигает головы состава, происходит за-
светка фотоэмульсии на стене туннеля и на внешних
стенках (или крышах) вагонов по всей длине метро-
поезда.
Если допустить, что длина туннеля и состава ваго-
нов достаточно велика, а поезд движется с околосвето-
107
вой скоростью, — то результаты мысленного экспери-
мента окажутся следующими. Чем выше равномерная
скорость поезда, тем большее время потребуется свету,
чтобы достичь головного вагона (это происходит пото-
му, что начальная точка состава — N — непрерывно
убегает; и по мере продвижения поезда вперед он зай-
мет положение MZNZ). Если свет, догоняющий поезд, по-
гаснет, как только достигнет головной точки (или отра-
зится зеркалом в обратном направлении), то картина
засветки фотоэмульсии на внешних стенках вагонов бу-
дет отличаться от картины, получившейся на стене тун-
неля.
Естествоиспытатель. Что же произойдет с потоком
света?
Философ. Чтобы воочию уяснить это, метропоезд по
окончании эксперимента придется остановить и вернуть
назад к въезду в туннель. Если поместить конец по-
следнего вагона вровень с источником света (то есть
совместить точки А, М, О, откуда начиналось движе-
ние светового луча), то тень засветки на стене туннеля
АВ' = ОР окажется по длине больше, чем длина самого
поезда — MN и соответственно больше тени засветки
на внешних стенках вагонов от их исходной до конечной
точки. MN = M/NZ, но MN < АВ'. Вот и получается, что
один и тот же луч пробегает разное расстояние
в движущейся и неподвижной системах отсчета:
в движущейся системе отсчета длина пробега
(в полном соответствии с преобразованиями Ло-
ренца) оказывается короче, или, как принято гово-
рить, длина «сокращается». Но «сокращается», как вид-
но, не «длина вообще» и вовсе не длина поезда, а дли-
на фиксации совершенно конкретного физического про-
цесса, а именно — распространения света в одной из
соотнесенных друг с другом систем отсчета. С самим
же светом, как и с обеими системами отсчета, ничего
не происходит; длина состава и зафиксированного отрез-
ка туннеля какой была, такой и осталась. Однако объ-
108
ективно реальная проекция процесса распространения
света на системы отсчета оказалась разной.
Естествоиспытатель. Поясните, какой физический
смысл имеет в данной связи релятивистское «растяже-
ние» временных интервалов? Что конкретно кроется за
увеличением временного интервала, как это вытекает из
вышеприведенной формулы?
Философ. Это означает, что в движущейся системе
отсчета свету потребуется больше времени, чтобы по-
крыть расстояние, одинаковое с зафиксированным отрез-
ком покоящейся системы координат. В поезде, мчащем-
ся сквозь туннель, такими одинаковыми пространствен-
ными отрезками будут длина самого поезда и соответ-
ствующее ей расстояние в покоящейся системе туннеля.
Для преодоления длины мчащегося поезда свету потре-
буется больше времени, чем для прохождения того же
самого расстояния, отмеренного на железнодорожном
полотне или на стене туннеля.
Преодолев за определенный промежуток времени от-
резок АВ, луч света не достигнет при этом одновремен-
но и головы поезда, которая за истекший временной от-
резок успеет вместе с метропоездом убежать вперед и
переместиться в точку N'. Для того чтобы свету достиг-
нуть головы переднего вагона (ни вагоны, ни метропо-
езд в целом при этом, естественно, своей длины не ме-
няют, а просто перемещаются вперед), потребуется до-
полнительное время. Понятно, что в совокупности дан-
ный временной интервал будет неизбежно превышать
время, которое требуется для преодоления того же рас-
стояния в йеподвижной системе отсчета. Сравнивая ре-
зультаты измерения, обнаружим, что временной интер-
вал в движущейся системе как бы «растягивается».
В действительности же один и тот же световой сигнал,
излученный в один и тот же момент из одного и того
же источника, затратит различное время для преодоле-
ния одного и того же расстояния в различных системах
109
.. тЯвЖЛЧ ’*
Рис. 4.2
отсчета, и в движущейся системе это время будет тем
большим, чем выше скорость системы.
Естествоиспытатель. Смысловое содержание реляти-
вистских формул можно рассмотреть, по-видимому, и
на других примерах?
Философ. Рассмотрим еще один мысленный экспери-
мент, Представим условно покоящийся прожектор, рас-
положенный на уединенном космическом объекте, мимо
которого с околосветовой скоростью, равномерно и пря-
молинейно проносится космический корабль. Прожектор
включается и посылает световое излучение вслед раке-
те в момент, когда ее хвост оказывается в точке, воз-
можно близкой от прожектора. Такая ситуация «сопри-
косновения» особенно удобна, поскольку позволяет, так
НО
сказать, напрямую добиться одновременности событий
и снять те вопросы, которые обычно возникают в тео-
рии относительности по поводу синхронизации часов.
Для пущей наглядности поместим на кончике светового
луча (точнее — фронта световой волны, поскольку сам
свет в космическом пространстве невидим) наблюдате-
ля — например, барона Мюнхгаузена (рис. 4.2).
Допустим, что в покоящейся системе отсчета по ходу
движения ракеты размещены ориентиры, позволяющие
измерить пройденное расстояние. Предположим также,
что барон Мюнхгаузен запасся хронометром и намерен
произвести некоторые расчеты. Сидя верхом на свето-
вом луче, барон смог бы без труда констатировать уже
известный нам факт: в различных системах отсчета свет
за одно и то же время (по баронскому хронометру)
проходит разный путь, а одинаковое расстояние преодо-
левает за различные промежутки времени. Так, за вре-
мя, пока луч света преодолевает в покоящейся системе
отсчета расстояние MN, равное длине ракеты, — отно-
сительно удаляющейся ракеты он продвинется только
до точки В. Другими словами, в движущейся системе
световой луч пройдет расстояние меньшее, «сокращен-
ное» по сравнению с неподвижной системой координат
(и тем меньшее, чем выше скорость ракеты). Ана-
логичным образом свету, излучаемому неподвижным
прожектором, потребуется для преодоления длины ле-
тящей ракеты большее время, чем для прохождения то-
го же самого расстояния в покоящейся системе (налицо
все то же пресловутое «растяжение» временных собы-
тий).
Ничего другого релятивистские формулы не означа-
ют (разве что в них рассматривается поперечный снос
светового луча света, что и дает, по теореме Пифагора,
подкоренное выражение) и означать не могут по той
простой причине, что описывают совершенно конкретное
соотношение между электромагнитными процессами
(движение света) и равномерно-прямолинейным переме-
111
щением физической системы. Все остальное — резуль-
тат домыслов и предположений. И задача диалектико-
материалистического миропонимания найти в разного
рода догадках рациональное зерно и отделить зерна от
плевел. Во всяком случае, даже барон Мюнхгаузен при
всей его склонности к преувеличениям вряд ли станет
утверждать, что, догоняя верхом на луче света косми-
ческий корабль, летящий с околосветовой скоростью, он
мог видеть, как сжимался корпус ракеты, и тем более
настаивать на том, что, окажись среди пассажиров кос-
мического корабля его собственный отец, который бы
старел медленнее барона, то в один прекрасный день
вдруг обнаружилось бы, что отец стал моложе сына.
Естествоиспытатель. Почему столь существенно рас-
сматривать совместное параллельное движение свето-
вого луча, с одной стороны, и поезда, ракеты или лю-
бого другого материального объекта, с другой?
Философ. Потому, что таковы конкретные условия,
задаваемые преобразованиями Лоренца, из которых
выводятся релятивистские формулы. В проанализирован-
ных выше примерах системы отсчета привлекаются
не поочередно (как это делается во всех работах, посвя-
щенных теории относительности), а одновременно, в три-
единстве с процессом электромагнитного излучения, ибо
таков объективный смысл преобразования координат.
Кроме того, в отличие от распространенных трактовок
релятивистских эффектов, существенно важно не пове-
дение света рассматривать с точки зрения наблюдате-
лей, находящихся в разных системах отсчета, а наобо-
рот — обе системы (покоящуюся и движущуюся) рас-
сматривать с точки зрения движения электромагнит-
ных волн.
Скорость электромагнитного излучения при этом не
изменяется, но меняется скорость движущейся системы
относительно излучения как самостоятельной, третьей
системы отсчета. Это — тривиальный, само собой раз-
умеющийся факт, и именно он раскрывает секрет всего
112
фокуса. Именно здесь коренится недостаток подавляю-
щего большинства интерпретаций релятивистских эф-
фектов: все пытаются объяснить, исходя из двух систем
отсчета, а их на самом деле три, может быть, и больше,
о чем ниже будет сказано особо (при этом двойственное
отношение не тождественно тройственному или множе-
ственному).
Естествоиспытатель, Из рассмотренного следует, что
положения, справедливые для узколокальной области
физических явлений, без достаточных на то оснований
экстраполируются на более широкий круг явлений. Та-
кой перенос релятивистских выводов иа всю природу
совершается по принципу известной логической ошиб-
ки «от сказанного в относительном смысле к сказанно-
му безотносительно»: положения, справедливые для ло-
кальных физических закономерностей (разумеется, при
условии их правильного истолкования) распространяют-
ся на природу в целом, на все формы движения мате-
рии, на любые — известные или пока еще не откры-
тые — закономерности. Кроме того, все эффекты, выте-
кающие из преобразований Лоренца, касаются в пер-
вую очередь численных значений, возникающих из со-
отношения между механическим перемещением инер-
циальной системы отсчета и процессом распространения
света. Данное объективное отношение, будучи выраже-
но в математической форме, может принимать любые
численные значения, включая нулевые и бесконечные.
Однако это вовсе не налагает беспрекословный запрет
на движение в зависимости от того, нуль или же бес-
конечность получаются в результате конкретных мате-
матических преобразований или расчетов.
Философ, Выходит, если вместо скорости света под-
ставить в релятивистские формулы скорость звука (что
вполне допустимо, и такие подстановки, отображаю-
щие реальные физические ситуации, делались), то полу-
чится аналогичный результат: подкоренное выражение
релятивистского коэффициента способно обратиться в
113
нуль. Но никому же не приходит в голову утверждать
на этом основании, будто бы в природе недопустима
скорость, превышающая скорость звука. Чем же в та-
ком случае оправдать абсолютизацию математического
отношения, из которого якобы вытекает «предельность
скорости света»?
Естествоиспытатель. Уже многие сторонники реля-
тивистской теории признали нелепость предположения
о невозможности превзойти скорость света в вакууме.
Уже открыты и объяснены пульсары — звездные объ-
екты с мощными источниками радиоимпульсов. Пуль-
сар, как игрушка-волчок, быстро вращается вокруг соб-
ственной оси, а направленный радиолуч за короткий
промежуток времени описывает во Вселенной гигант-
ские окружности, задевая при этом и нашу Землю. Ско-
рость, с которой мчится по кругу конец радиолуча, зна-
чительно превосходит скорость света. Но и это еще не
все: уже обнаружены внегалактические объекты, обла-
дающие собственной сверхсветовой скоростью *.
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ СКОРОСТЬ
Философ. Скорость — важнейшая характеристика
движения материальных объектов. Однако нелишне по-
мнить, что скорость — не самостоятельная физическая
сущность, а всего лишь отношение пройденного пути ко
времени. Скорость перемещения — внешнее простран-
ственно-временное отношение со всеми вытекающими
отсюда следствиями. Как внешнее отношение она нс
влияет, к примеру, на закономерности внутренних про-
цессов. Так, орбитальная скорость Земли 29,8 км/с, до-
бавляющееся к этому движение Солнечной системы во-
* См., напр.: Матвеенко Л. И. Видимые сверхсветовые ско-
рости разлета компонент во внегалактических объектах. — «Успе-
хи физических наук», 1983, т. 140, вып. 3, с, 463—50L
114
круг центра Галактики со скоростью 250 км/с, наконец,
неустановленная пока скорость движения нашей Галак-
тики — все эти скорости порознь или сложенные вместе
не влияют на внутренние отношения соответствующих
материальных систем (человек в своей жизнедеятель-
ности не чувствует этих скоростей).
Но скорость может выступать и в виде внутреннего
отношения (например, скорость протекания химических
реакций, выплавки металлов, созревания урожая, рас-
пространения эпидемий в границах определенного горо-
да или местности).
Вообще столь широко распространенное и часто ис-
пользуемое понятие, как «скорость», содержит в себе
скрытую тавтологию (то есть включает в себя элементы,
которые можно определить через самих себя). Возьмем,
к примеру, время, входящее в скоростное соотношение.
Его всегда можно выразить пространственно: напри-
мер, как путь, пройденный часовой или секундной стрел-
ками на циферблате, или Землей — по орбите вокруг
Солнца, или какой-нибудь точкой (предметом) на по-
верхности, описывающей окружность при вращении
Земли вокруг собственной оси и т. д. При этом скорост-
ное отношение выражается по формуле: путь/путь. Эле-
менты данного отношения могут быть и другими, ска-
жем, произведенная продукция: тысяча консервных ба-
нок в минуту, один автомобиль в минуту, один сборный
домик в сутки и т. п.
При сложении скоростей складываются, по существу,
значения, находящиеся в числителе (при общем едино-
образном знаменателе — одно и то же время: час, ми-
нута, секунда). Если одна роторная линия производит
одну тысячу деталей в минуту и вторая столько же, то
обе вместе они производят: 1 тысяча + 1 тысяча =
== 2 тысячи деталей в ту же самую минуту (складыва-
ются детали, а не минуты). Если пассажир идет по
вагону поезда (в направлении его движения) со скоро-
стью 5 км/ч, а сам поезд движется со скоростью
115
50 км/ч, то относительно железнодорожного полотна
пассажир пройдет: 50 + 5 = 55 км за час. В данном слу-
чае также складываются пространственные отрезки, а
время не меняется, остается одним и тем же.
Естествоиспытатель. Как трактуют философы ско-
рость в относительном движении? Что означает: тело А
движется относительно тела В с определенной скоростью?
Философ. Это означает, что за конкретное время
(час, минуту, секунду) расстояние между телами или
предметами увеличивается (уменьшается) на строго
определенный пространственный отрезок. Скорость в от-
носительном движении касается, как правило, объектов,
находящихся друг с другом во внешних отношениях.
Поиски абсолютной системы отсчета (того же механи-
ческого эфира) также сводились к выявлению некото-
рой внешней абсолютной «линейки». Между тем внешне
изолированные объекты можно всегда рассмотреть как
внутренние (например, внутригалактическое механиче-
ское движение относительно границ данной галактики).
Вообще же ситуация скоростного соотнесения лишь
двух тел нетипична, поскольку они в любом случае вы-
рваны из реального материального «контекста». Каждое
(движущееся) тело находится в неисчерпаемых разно-
скоростных отношениях с бесчисленным множеством
других материальных тел, непрерывно перемещающих-
ся в разных направлениях и с различными скоростями.
Другими словами, скорость не является уникальной ха-
рактеристикой материальных тел, наподобие их протя-
женности, длительности, массы. Одному и тому же телу
одновременно присуще неисчерпаемое множество раз-
ных скоростей относительно других тел.
Что касается так называемого постоянства скорости
света, то она не более чем логический абсурд — и вот
по какой причине. Движение света, скажем, движение
одиночного фотона или группы фотонов допустимо рас-
сматривать как самостоятельную и независимую систе-
му отсчета в ее соотношении с движением источника и
116
приемника*. Это, между прочим, означает, что фотон мо-
жет быть рассмотрен в качестве условно неподвижной
системы отсчета (как уже отмечалось, таковы «правила
игры», задаваемые самой теорией относительности).
Но тогда (исходя из постоянства скорости света) право-
мерным становится и обратное утверждение: сами
источник и приемник света также должны всегда дви-
гаться с одной и той же постоянной скоростью относи-
тельно условно покоящейся системы отсчета (фотона).
Естественно, подобное представление противоречит эле-
ментарным фактам и доказывает самоочевидную бес-
смысленность и полную несостоятельность постулата по-
стоянства скорости света **.
ДЛИНА ВОЛНЫ — КОНСТАНТА
Естествоиспытатель. Мне представляется, что в на-
стоящее время, основываясь на достижениях науки и
техники, можно как-то приблизиться к пониманию при-
роды света.
* Известны различные формулировки принципа постоянства ско-
рости света. Для наглядного понимания приводимых здесь аргу-
ментов наиболее подходящая — самая простая из них (она, кста-
ти, положена в основу определения, даваемого в школьном
учебнике физики): «Скорость света в пустом пространстве всегда
постоянна, независимо от движения источника или приемника све-
та». (Эйнштейн А. Собр. научных трудов, т. 4. М., 1967, с. 468).
** Аналогичным образом можно рассмотреть и движение фото-
нов относительно таинственной сингулярности (бесконечно плотной
точки, радиус которой близок к нулю) после так называемого
Большого взрыва. Любой фотон, находящийся на границе расши-
ряющейся световой сферы, может быть принят за условно непо-
движную систему, В таком случае сингулярная точка должна рас-
сматриваться как система координат, удаляющаяся со световой
скоростью от каждого такого фотона. Нет нужды добавлять, что
одновременное удаление центральной точки сразу ого всех фото-
нов, расположенных по кромке сферической волны, является вер-
хом абсурда, настаивать на котором вряд ли станут даже самые
твердые сторонники релятивистской теории,
117
Рис. 4.3
Философ. Давайте попробуем. Несомненно, это будет
интересно и нашим читателям. Итак, мы установили,
что предположение о постоянстве скорости света непра-
вомерно, так как неизбежно приводит к парадоксаль-
ным и абсурдным результатам. Что же дальше?
Естествоиспытатель. Чтобы легче было ответить на
этот вопрос, вспомним, что поток света является мате-
риальным процессом: он состоит из частиц-фотонов, ле-
тящих относительно излучателя со световой скоростью
Как правило, фотон движется равномерно и прямоли
нейно, как корпускула, он невидим для внешнего на-
блюдателя и, только попадая в приемник света (в гла:
наблюдателя) или на поверхность какого-либо тела,
он проявляет не только свои корпускулярные, но и ко-
118
лебательные свойства (их обычно трактуют как волно-
вые, сохраняя терминологию гипотезы распространения
волн света в эфире).
Философ. Важно, что фотоны несут также информа-
цию о природе излучателя. Например, до земного на-
блюдателя свет долетает в виде фотонов, излученных
непосредственно звездами и галактиками. Следователь-
но, восприятие излучения позволяет нам достоверно уз-
навать многое о природе небесных тел, поскольку при-
летавшие фотоны являются их материальными предста-
вителями. Нельзя ли представить это в наглядной
форме?
Естествоиспытатель. Предлагаю рассмотреть с чита-
телем следующий мысленный эксперимент, отражающий
в какой-то мере свойства потока света. Каждый из нас
наблюдал движение поезда, составленного из цепочки
сцепленных между собой одинаковых по длине вагонов
(обозначим на рис. 4.3 эту длину X). Условимся, что
поезд моделирует поток света, а вагон моделирует фо-
тон, причем длина вагона соответствует размеру фото-
на (или длине волны света, по старой терминологии,
взятой из гипотезы об эфире). Теперь рассмотрим харак-
тер движения этого материального потока относительно
наблюдателя. Если наблюдатель стоит на месте (ско-
рость его v = 0), а поезд движется относительно него
со скоростью С, то вагоны будут проходить мимо наблю-
с
дателя с частотой Например, при скорости дви-
жения поезда С= 72 км/ч (20 м/с) и длине вагона
Х=10 м относительно наблюдателя будет проходить
2 вагона в секунду: v = 2 7c. При движении наблюда-
теля навстречу движению поезда со скоростью v часто-
та проходящих вагонов увеличится на величину ~ ~ kv
и будет равна v + kv = с Прирост этой частоты kv
119
за счет скорости наблюдателя как раз и составляет эф*
фект Доплера. Заметим, что при движении наблюдате-
ля в обратную сторону (скорость v меняет свой знак)
доплеровская частота также меняет свой знак, то есть
частота мелькания вагонов будет уменьшаться.
В рассмотренном примере можно выявить некоторые
принципиальные положения, а именно: скорости движе-
ния поезда и наблюдателя (с; v) являются парамет-
рами относительного движения, в то время как длина X
характеризует размер материального объекта (в дан-
ном случае — вагона, то есть фотона). Если с и v
зависят от условий относительного движения, то дли-
на X — постоянна, она может меняться только в резуль-
тате каких-либо физических воздействий на материаль-
ное тело. Итак, существует один компонент — размер
вагона (то есть размер фотона), который не зависит
от скорости относительного движения. Можно приду-
мать множество подобных мысленных опытов, анализ
которых дает один и тот же ответ: движущиеся равно-
мерно и прямолинейно материальные тела, образующие
поток, не меняют своих геометрических размеров в от-
носительном движении.
Таким образом, важнейшей, или фундаментальной,
характеристикой света является размер фотона (или,
по старой терминологии, длина волны). Этот размер
определяется параметрами излучателя. Так, на-
пример, длина радиоволны определяется длиной ан-
тенны излучателя, длина световой волны —
атомной структурой вещества (см. с. 144) и т. п.
Излучатель может посылать в пространство вол-
ны одной определенной длины (монохроматический из-
лучатель) или множество волн различной длины, как
это происходит, например, у Солнца. Уже излученные
волны движутся в пространстве с определенной началь-
ной скоростью, независимо от движения излучателя.
На движение волны и ее длину может повлиять окру-
жающая материальная среда (воздух, жидкость и т. п.),
120
однако в условиях межзвездного и межгалактического
пространства подобная среда отсутствует. Поскольку
все излучения, в том числе и световые, материальны, то
на них могут действовать различные силовые поля и
особенно поле тяготения, вызывая искривление хода лу-
чей и изменение скорости распространения.
Философ. А если рассмотреть движение волн излу-
чения без учета влияния среды и каких-либо полей?
Пусть длина волны после излучения остается неизмен-
ной при любых скоростях наблюдателя (приемника) от-
носительно излучателя (или, говоря научным языком,
длина волны инвариантна в относительном движении).
Какие следствия из этого вытекают?
Естествоиспытатель. Если наблюдатель неподвижен
относительно излучателя, то он будет воспринимать из-
лучения такой же частоты и длины волны, как и у из-
лучателя. При движении же наблюдателя относительно
излучателя к первоначальной частоте у принятого сиг-
нала прибавится дополнительная частота от эффекта
Доплера, пропорциональная относительной скорости.
Нетрудно вычислить скорость распространения излуче-
ния относительно наблюдателя, воспользовавшись для
этого простым соотношением: скорость равна произве-
дению длины волны на частоту. Так как длина волны
постоянная величина, а частота имеет дополнительное
приращение, пропорциональное относительной скорости,
то на основе вычисления получим следующий ре-
зультат: скорость распространения излучения относи-
тельно наблюдателя (приемника) равна алгебраической
сумме двух скоростей — скорости излучения относи-
тельно излучателя и скорости наблюдателя относитель-
но излучателя. При рассмотрении задачи в общем слу-
чае мы получим классическую теорему о геометрическом
сложении скоростей в относительном движении, повсе-
местно применяемую в механике и известную из школь-
ного учебника.
Философ. Из рассмотренного следует, что постоян-
121
ство длины волны света и эффект Доплера в относи-
тельном движении определенным образом связаны меж-
ду собой. Можно ли проиллюстрировать эту связь на
каком-либо примере?
Естествоиспытатель. Измерители скорости, основан-
ные на эффекте Доплера, применяются в авиации, кос-
монавтике и других областях техники. Читатель может
наблюдать такие измерения, например, в автотранспор-
те. Для этих целей службой ГАИ используется допле-
ровский измеритель скорости движения транспортных
средств (например, прибор «Барьер-2» с частотой излу-
чения = 10525 ± 30 мгц). Прибор излучает сиг-
налы в сторону движущегося объекта и получает от не-
го отраженные сигналы f = 1Изл+fдопс дополнительной
доплеровской частотой ^доп
изл
(v и с— относи-
тельная скорость движения объекта и скорость распро-
странения сигнала соответственно).
Если взять отношение скорости принятого сигнала
Ci = с + 2v к его частоте f, то получим постоянное
число: с-1 = c-+2v - = X = const.
f 2v
*ИЗЛ + Ч13Л
с
Это означает, что длина волны не зависит от вели-
чины скорости относительного движения. Следователь-
но, эффект Доплера является экспериментальным под-
тверждением постоянства длины волны излучения.
Таким образом, утверждение о постоянстве длины
волны в относительном движении делает закон вектор-
ного сложения скоростей незыблемым законом, справед-
ливым для всех без исключения физических процессов
и для любого диапазона скоростей, в том числе превы-
шающих скорость света. Опираясь на этот закон, не-
трудно показать, что размеры тел и их массы являются
неизменными в относительном движении.
122
ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПОДТВЕРЖДАЮТ
Философ. Доплеровский эффект известен давно. За-
то утверждение о постоянстве длины волны в относи-
тельном движении имеет принципиальное значение. Тут
возникают следующие вопросы: можно ли доказать по-
ложение о постоянстве длины волны в относительном
движении? Является ли это положение вполне обосно-
ванным физическим законом, подтверждаемым повсеме-
стной практикой? Расширяется ли круг явлений, объяс-
няемых на этой основе?
Естествоиспытатель. Попробуем ответить на эти во-
просы в доступной форме. Измерить скорость света пря-
мыми опытами в подвижной системе весьма трудно, чем
и пользуются сторонники, утверждающие, что эта ско-
рость постоянна. Заметим, однако, что радиолокацион-
ные измерения расстояний до Венеры и Марса, выпол-
ненные с помощью современной измерительной техники,
позволяют установить влияние скорости относительного
движения па скорость принимаемого сигнала. Значи-
тельно проще решается задача проверки постоянства
длины волны в относительном движении. Среди многих
опытов, пригодных для этой цели, наиболее убедитель-
ными являются эффект Доплера и опыт Майкельсона,
рассмотренные совместно. Эффект Доплера позволяет
установить следующие особенности. Предположим, что
источник излучений (например, света) движется на-
встречу наблюдателю (приемнику). Тогда частота при-
нятых излучений будет увеличиваться на величину, про-
порциональную относительной скорости между излуча-
телем и приемником. Если излучатель и приемник рас-
положены на одном и том же объекте и движутся в сто-
рону зеркала (или экрана), от которого излучения от-
ражаются, то доплеровское изменение частоты удво-
ится. Подобное явление обычно наблюдается, напри-
мер, у самолетных доплеровских измерителей скорости
полета, у которых излучатель и приемник расположе-
на
Рис. 4.4а
ны на борту самолета, а облучается поверхность
Земли.
Философ, Для читателя, видимо, будет полезно пояс-
нить высказанную мысль наглядным примером, учиты-
вая, что в этих опытах отражающая поверхность (зер-
кало, поверхность Земли и т. п.) является отражателем,
а 'не переизлучателем.
Естествоиспытатель. В качестве такого примера
воспользуемся прибором Майкельсона. Если в интер
ферометр Майкельсона направить свет от монохромати-
ческого излучателя, то наблюдаемая картина интерфе-
ренции не будет изменяться при относительном движе-
нии излучателя. При этом, как известно, частота прохо-
дящего через прибор света искажена эффектом Допле-
124
ipa. Повторим этот же опыт для неподвижного излуча-
теля, но частоту излучения изменим за счет изменения
длины волны на величину, равную доплеровскому сме-
щению частоты в предыдущем опыте. В этом случае ин-
терференционная картина существенно изменится. Это
говорит о том, что отражающие поверхности являются
чистыми отражателями, а не переизлучателями, и что
к известному закону отражения (угол падения луча ра-
вен углу отражения) можно прибавить следующее: ско-
рость падения луча равна скорости его отражения. Сле-
довательно, поток света ведет себя как поток идеаль-
ных упругих корпускул, которые ударяются о зеркаль-
ную поверхность и отражаются от нее.
Философ. Что же в таком случае дает опыт Майкель-
сона, сыгравший столь коварную роль в истории фи-
зики?
Естествоиспытатель. В этом опыте (его подробное
описание имеется в школьном учебнике физики) иссле-
дуемый поток света расщепляется полупрозрачным
зеркалом 31 на два луча 1 и 2 (рис. 4.4а), которые за-
тем проходят в двух взаимно перпендикулярных направ-
лениях некоторые пути h и Ъ, ограниченные зеркалами
Зг и Зз, и попадают в интерферометр, где и складывают-
ся опять в общий поток. Так как в установке расщеп-
ляется один и тот же поток, то компоненты обоих (1 и 2)
лучей света (скорость, частота и длина волны) одинако-
вые. Это означает, что количество длин волн, уклады-
вающихся на отрезках путей, проходящих лучами от по-
лупрозрачного зеркала до интерферометра, будет опре-
деляться только длиной этих путей. Если длины путей
одинаковые, то интерференции не будет, если разные —
то складываемые в интерферометре волны будут сме-
щаться относительно друг друга па величину S (эф-
фект интерференции). При этом количество волн, укла-
дывающихся на отрезках путей, совершенно не зависит
от скорости распространения излучения.
Философ. Читателю трудно реализовать опыт Май-
125
Рис. 4.46
кельсона в домашних условиях. Можно ли предложить
какой-либо простейший эквивалент этого эксперимента?
Естествоиспытатель. Поясним это утверждение на
механической модели, имитирующей опыт Майкельсона
(рис. 4.46). Поток света имитируется лентой А, состоя-
щей из двух продольных половинок 1 и 2. На ленте на-
несены деления с одинаковыми расстояниями между ни-
ми (имитация длины волны X). Лента перематывается
с помощью роликов Pi (i = l, 2,...,6) с некоторой скоро-
стью Ci (имитатор скорости света). Ролики Р2 и Р3 на-
правляют половинку ленты 1 в поперечном направле-
нии, а ролики Р4 и Р5 - в продольном направлении
(имитируя соответственно лучи света 1 и 2 на
рис. 4.4а). Совмещенные с помощью ролика Р6 половин-
126
ки ленты А позволяют обнаружить смещение S делений,
нанесенных на них, то есть выполнить функцию интер-
ферометра. Если длины половинок лент были одинако-
вые, то деления в отсчетном устройстве совпадут, а если
разные, то деления сместятся, чему соответствует эф-
фект интерференции. Будем считать, что лента не рас-
тягивается. Тогда при изменении скорости протяжки
лент через механическую установку смещение делений
на ее выход не будет меняться. Таким образом, уста-
новка наглядно показывает, почему эффект интерфе-
ренции в опыте Майкельсона совершенно не зависит от
скорости излучения. Об этом говорят и многочислен-
ные измерения, осуществлявшиеся в опытах, подобных
опыту Майкельсона, с использованием света от небес-
ных источников (звезд и Солнца), которые достаточно
быстро движутся относительно Земли. Во всех случаях
изменения интерференционной картины в зависимости
от относительной скорости не происходило. Таким об-
разом, опыт Майкельсона принципиально не може1
быть использован для измерения относительной скоро-
сти, как это ошибочно полагали многие исследователи,
в том числе и сам автор опыта.
Философ: Какая же научная и практическая польза
от этого опыта?
Естествоиспытатель. Во-первых, он является убеди-
тельным доказательством постоянства длины волнь! в
относительном движении, а во-вторых, с его помощью
можно измерять длину волны в относительном движе-
нии. Для этого следует изменять длину одного из оп-
тических плеч экспериментальной установки таким об-
разом, чтобы изменение картины интерференции соответ-
ствовало смещению лучей относительно друг друга на
целую длину волны. При этом изменение длины регу-
лируемого плеча будет равно половине длины волны.
Аналогичные измерения, подтверждающие неизменность
длины волны в относительном движении, можно произ-
вести и в диапазонах радиоволн. Для этого при радио-
127
Рис. 4.5
измерениях необходимо в направлении распространения
радиоволн поставить два приемника с отдельными ан-
теннами и регулировать расстояние между антеннами.
Если разность фаз между принятыми сигналами будет
равна нулю, то это означает, что между антеннами уло-
жилось целое число волн. Нетрудно показать, что при
фиксировании расстояния между антеннами разность
фаз принятых сигналов останется одной и той же при
любой скорости излучателя относительно приемников.
Философ. Учитывая важность вывода о постоянстве
длины фотона (или волны света), можно ли это проде-
монстрировать на простейших примерах?
Естествоиспытатель. Сказанное можно проиллюстри-
ровать и с помощью такого элементарного опыта: пред-
128
положим, что линейка А (рис. 4.5) приложена к какому-
либо твердому предмету В с целью измерения его
длины. Как бы быстро затем ни двигалась линейка
вдоль этого предмета со скоростью С или предмет от-
носительно линейки со скоростью V, отсчитываемый раз-
мер предмета на линейке не изменится. Подобные при-
меры можно продолжить неограниченно. Таким обра-
зом, опыты с полной достоверностью показывают, что
длина волны в относительном движении действительно
неизменна и это положение можно рассматривать не
как предположение, а как физический закон, подтверж-
даемый повсеместной практикой.
Философ. Реализуются где-либо на практике свой-
ства фотона не изменять свои размеры в относитель-
ном движении?
Естествоиспытатель. Да, во многих и весьма ответ-
ственных случаях. Например, стабильность длины фото-
на (световой волны) послужила основанием для ис-
пользования ее в качестве эталона длины. Подобный
эталон, реализуемый с помощью установки, аналогичной
опыту Майкельсона, сохраняет свою стабильность при
любом его поступательном движении, включая движение
Земли вокруг Солнца и Солнечной системы относитель-
но звездного пространства Метагалактики.
Философ. Распространяется ли положение о посто-
янстве длины волны света в относительном движении
на звуковые излучения и упругие колебания в сплош-
ных средах?
Естествоиспытатель. Нет, это справедливо только
для потоков материальных тел, движущихся, как кор-
пускулы. Звуковые колебания в воздухе, в воде или в
твердых телах распространяются по этим средам путем
последовательной передачи колебательных движений от
одной частицы (воздуха, воды или твердого тела) к
другой частице. И так, словно по эстафете, колебания
частиц передаются друг к другу с постоянной скоро-
стью, образуя упругую волну. При таких колебаниях
5 В. Демин. В. Селезнев
129
частицы среды совершают местные периодические дви-
жения, не перемещаясь поступательно на большие рас-
стояния. Поскольку скорости распространения упругих
колебаний в каждой физической среде (в воздухе, воде
или в твердом теле) постоянны, но отличаются по ве-
личине, то, вполне естественно, длины волн и доплеров-
ские эффекты зависят от относительной скорости движе-
ния (расчетные формулы этих эффектов, изложенные в
учебниках физики, полностью подтверждаются практи-
ке й).
НЕ ВЕРЬ ГЛАЗАМ СВОИМ
Философ. Если источник света движется относитель-
но приемника, то принимаемые сигналы могут изме-
няться по скорости, частоте и по направлению, но оста-
ваться после излучения неизменными по длине волны.
Как это отразится на представлении об окружающих
объектах, которые видит наблюдатель? Может быть,
еще раз объяснить читателю действительный смысл ре-
лятивистских «чудес»; «растяжение» временных интер-
валов в движущихся системах отсчета, «сокращение»
пространственных длин и др.?
Естествоиспытатель. Пожалуй, лучше начинать с из-
менения «хода времени» в относительном движении.
Для наглядности рассмотрим следующий мысленный
эксперимент. Пусть два космических корабля А
и В вначале неподвижны друг относительно друга
(рис. 4,6а) и космонавты синхронизируют (согласовы-
вают) ход своих бортовых часов так, что tA=tg.Далее
космонавты договариваются об обмене сигналами вре-
мени с помощью радио- или световых сигналов, напри•
мер, через каждую минуту. После этого корабли начи-
нают удаляться друг от друга с какой-либо скоростью
(рис. 4.66). В этом случае их относительная скорость
У0НТбудет вычитаться из скорости С излучения сигнала,
а интервалы времени между принимаемыми сигналами
130
Рис. 4.6а
будут возрастать. При относительной скорости, равной
скорости излучения (V0TH = C), сигналы не будут дости-
гать кораблей, и интервал времени между принятыми
сигналами будет бесконечно большой. Сравнивая про-
должительность интервалов у принятых сигналов с хо-
дом бортовых часов, каждый из космонавтов (на том
и другом корабле) обнаружит «замедление хода време-
ни» на удаляющемся корабле и даже остановку «хода
времени». Если космонавты не учитывают природы яв-
ления или не знают ее, то они могут подумать, что «ход
времени» на удаляющемся корабле замедлился и что
экипаж на нем медленнее стареет или даже вечно со-
храняет свою молодость.
В случае сближения кораблей (У0ТНменяет знак) на-
блюдается обратный эффект: частота принимаемых сиг-
5*
131
I 'i ।
Рис. 4.66
налов увеличивается, а «ход времени» возрастает (кос-
монавты якобы быстрее стареют). И в частном случае,
когда корабли движутся мимо друг друга (рис. 4.6в)
(видимое направление луча перпендикулярно вектору
относительной скорости), изменение частоты принимае-
мых сигналов и «хода времени» будет полностью соот-
ветствовать преобразованиям Лоренца. Нетрудно заме-
тить, что так называемое «изменение хода времени» у
наблюдаемого объекта, по существу, является обычным
эффектом Доплера, в то время как действительный
ход бортовых часов остается неизменным и не завися-
щим от относительного движения. При этом возраст
космонавтов не меняется от скорости движения ко-
рабля.
132
Рис. 4.6в
Другим существенным искажением является измене-
ние видимых размеров тел в относительном движении
(релятивистское «сокращение» размеров). Подобное яв-
ление можно объяснить двумя причинами: изменением
направления излучения (эффект аберрации) и измене-
нием скорости распространения.
Философ. Желательно привести еще какой-либо
пример.
Естествоиспытатель. Из повседневной практики из-
вестно, как бывает трудно определить направление на
быстро летящий самолет по слуху, так как направле-
ние распространения звука существенно отклоняется от
направления самолета. Аналогичное явление, только в
значительно меньшей степени, наблюдается и у света
133
Рис. 4.7в
димых размеров тел становятся существеннее. Реляти-
вистское «сокращение» видимых размеров, определяе-
мое по формулам теории относительности, соответствует
частному случаю относительного движения, когда на-
блюдаемый объект находится в поперечном ракурсе.
Философ. Но как в таком случае сказывается ско-
рость распространения световых сигналов при практи-
ческом применении измерительной техники? '
Естествоиспытатель. Влияние скорости распростра-
нения сигналов на определение размеров объектов или
расстояний до них проявляется особенно существенно
при локации. Так, например, если объект движется нам
навстречу, то посланный в его сторону сигнал и отра-
женный от него пройдет расстояние туда и обратно с
136
большей скоростью (скорость излучения в данном слу-
чае складывается с относительной скоростью), а время
от момента посылки до приема сигнала уменьшится.
Если этого фактора не учесть, а принять скорость сиг-
нала неизменной, то вычисленное расстояние будет ко-
роче действительного. При удалении объекта от наблю-
дателя измеренное таким способом расстояние будет за-
вышенным.
Философ. Подобные ошибки обнаруживались в прак-
тике радиолокационного измерения расстояний до Вене-
ры, Марса и других небесных тел. Хорошо бы проком-
ментировать это.
Естествоиспытатель. Напомню, что измерение рас-
стояния и скорости относительного движения между
Землей и Венерой осуществлялось путем посылки мощ-
ных радиолокационных сигналов в сторону Венеры на-
земными станциями, при этом определялось время при*
хода на Землю отраженных сигналов от венерианской
поверхности. Учитывая характер орбитального движе-
ния этих планет, локацию начинали в период, когда
расстояние до Венеры достигало около и — 80 млн. км
(положение планет 1 — 1 на рис. 4.8), затем оно сокра-
щалось до г2 = 40 млн. км (положение 2—2 противостоя-
ния планет) и потом опять увеличивалось до г3. Дли-
тельность всего процесса измерений достигала трех ме-
сяцев.
На первом участке движения от 1 — 1 до 2—2 Земля
и Венера сближаются, а на втором участке, от 2—2 до
3—3, удаляются друг от друга. Следовательно, резуль-
тирующая скорость Ci прохождения радиосигналов от
Земли до Венеры и обратно на первом участке больше,
чем С, а на втором — меньше, и это должно отразить-
ся на продолжительности интервала времени от момен-
та посылки сигналов до их приема.
Поскольку эти особенности распространения радио-
сигналов не учитывались и скорость их распространения
принималась постоянной и равной скорости света, рас-
137
Рис. 4.8
четные данные не совпали с фактическими: на первом
участке расчетные расстояния г( оказались короче
(г* <rb i = l; 2; 3),а на втором участке длиннее г* >rt
Чтобы подогнать расчетно-экспериментальные данные к
истинным, исследователи приняли «оригинальное» реше-
ние — условно переместить Венеру вперед по орбите
примерно на 700 км (положения Венеры I1, 21, З1 на
рис. 4.8). Только в этом случае оказалось возможным
«свести концы с концами» и якобы подтвердить спра-
ведливость специальной теории относительности.
Однако, если отбросить какие-либо подгонки и учесть
действительные скорости распространения радиосигна-
лов между планетами, то проведенный эксперимент яв-
ляется убедительным подтверждением справедливости
138
классического закона сложения скоростей для световых
излучений и радиоизлучений. Нельзя пренебрегать зако-
нами распространения сигналов в относительном дви-
жении, поскольку это может оказаться особенно опас-
ным, например, при навигации в условиях космического
полета.
Философ. В Советском Союзе радиолокационные из-
мерения расстояний до Венеры проводились в 1962—
1975 годах. Нет ли более свежих данных, свидетель-
ствующих о трудностях, к которым приводят реляти-
вистские расчеты, и ошибках навигации в современной
космонавтике?
Естествоиспытатель. Последние события, связанные
с полетами космических летательных аппаратов «Фо-
бос» I и II к Марсу, и их загадочное исчезновение име-
ют прямое отношение к проблеме распространения
электромагнитных сигналов. Напомню, что эти аппара-
ты, оснащенные новейшей исследовательской и навига-
ционной аппаратурой, после длительного полета до-
стигли окрестностей Марса. Предполагалось, что «Фо-
бос I» будет проводить изучение поверхности пла-
неты Марс, а «Фобос II» осуществит посадку на
спутник Марса Фобос (в переводе — Страх).
Связь с «Фобосом I» прекратилась внезапно, в это
время второй аппарат, «Фобос II», продолжал процесс
сближения с марсианским спутником. Однако, несмот-
ря на принятые меры предосторожности в процессе
дальнего наведения аппарата по радиосигналам с Зем-
ли, и «Фобос II» также прекратил взаимодействие с на-
земными станциями. В итоге космическая эпопея завер-
шилась неудачей.
Конечно, случайных причин подобной неудачи может
быть много. Однако, на наш взгляд, существует одна
возможная причина, носящая не случайный, а система-
тический характер. Если навигацию осуществлять, опи-
раясь на постулат теории относительности о постоян-
стве скорости света (радиосигналов), то в этом случае
139
неизбежны существенные ошибки наведения, которые
могут служить причиной неудачи всей операции.
Философ, Можно ли оценить масштабы ошибок на-
вигации, предполагая, что в расчетах скорость света в
относительном движении принималась постоянной?
Естествоиспытатель, К сожалению, в печати не при-
водЯТся сведения о навигационной космической обета -
новке и методике проведения локационных измерений.
Поэтому оценку подобной ситуации можно дать, исхо-
дя из общих положений небесной механики.
Как известно, «Фобосы» успешно преодолели огром-
ное расстояние от Земли до Марса, орбита которого
удалена от Солнца в среднем на 227,8 млн. км, что в
1,52 раза превосходит астрономическую единицу.
Радиолокационный сигнал, который с наземной ра-
диостанции посылается на летательный аппарат, прини-
мается его бортовой станцией, а затем переизлучается
и возвращается обратно на Землю, преодолевая рас-
стояние туда и обратно за время более 10 минут. На-
вигация осложняется тем, что планеты — Земля и
Мдрс — движутся по своим орбитам с разными скоро-
стями (Земля — со скоростью 29,76 км/с, а Марс —
24,11 км/с), а спутник Фобос летает вокруг Марса со
скоростью около 3 км/с и периодом обращения
7,68 час. Интересно отметить, что Фобос вращается во-
круг Марса в 3,2 раза быстрее, чем Марс вращается
вокруг своей оси, — это единственный случай в Солнеч-
ной системе.
Если при навигационных расчетах скорость света
(радиосигналов) принималась постоянной в относитель-
ном движении небесных тел, то погрешности локацион-
ных измерений достигают следующих величин. Вслед-
ствие неучета скорости Марса относительно Земли, рав-
ной 5,65 км/с, и длительности прохождения прямого и
обратного радиосигналов около 10 минут погрешность в
определении расстояния до Марса может достигать до
1000—2500 км. Такая ошибка в определении расстояния
140
от поверхности Марса до летательного аппарата «Фо-
бос I» уже могла служить причиной его гибели. Для на-
вигации же «Фобоса II» особую коварность представля-
ет орбитальная скорость спутника Марса — Фобоса.
В течение половины периода обращения, когда спутник
не закрыт от наблюдателя Марсом, он совершает дви-
жение навстречу Земле, а затем удаляется со скоро-
стью 3 км/с. Вследствие этого ошибка радиолокации со
стороны Земли может периодически меняться в преде-
лах ± 1500 км в течение 3,84 часа (половина периода
обращения). Если «Фобос II» вышел на ту же орбиту,
что и спутник Фобос, и летел на некотором постоянном
расстоянии от него, то наземные радиолокационные
станции фиксировали расстояние между ними со знако-
переменной ошибкой в течение каждого полупериода
вращения (3,84 часа). Так, например, если расстояние
между аппаратом и спутником составляло четверть дли-
ны орбиты, то ошибка в измерении этого расстояния
была не менее ± 1500 км. Поскольку дальность дей-
ствия автономной системы наведения «Фобоса II» может
быть меньше указанной ошибки измерения, то вероят-
ность столкновения и гибели аппарата становится суще-
ственной. Избежать всех этих ошибок можно при усло-
вии проведения навигационных измерений на основе
классического сложения скоростей распространения ра-
диосигналов в относительном движении небесных тел.
Философ. Из этого примера видно, как дорого пла-
тит человечество за ошибочные гипотезы, которые оно
слепо и на веру применяет в своей практической дея-
тельности. Уточнение особенностей распространения све-
та при относительном движении тел, по-видимому, уже
позволяет выяснить весьма интересный вопрос: почему
скорость света, идущего от звезд, больше, чем скорость
света земных источников излучения почти на 3000 км/с?
Естествоиспытатель. Да, основание для этого вполне
достаточное. Звезды как источники светового излучения
отличаются тем, что их раскаленная поверхность пред-
141
ставляет собой бурно кипящую, фонтанирующую среду.
Каждая раскаленная частица этой сферы, излучающая
свет, совершает беспорядочные движения с огромными
скоростями. Вследствие этого потоки света, идущие от
звезды в окружающее пространство, приобретают ско-
рость, которая складывается от скорости излучения ча-
стицей (300000 км/с) и скорости ее теплового движения
относительно поверхности звезды. Эта добавочная ско-
рость звездных источников излучения (в среднем около
3000 км/с) и регистрируется наблюдателями, располо-
женными на Земле.
Философ. А как бы вы прокомментировали предложе-
ние В. П. Северина об использовании лазерного луча
для обнаружения орбитального движения Земли? То са-
мое предложение, с обсуждения которого началось наше
знакомство и о котором упоминалось во вступлении к
нашей книге «От одного из авторов».
Естествоиспытатель. Как известно, при попытке Май-
кельсона измерить экспериментально скорость орбиталь-
ного движения Земли относительно абсолютно непо-
движной системы отсчета гипотетической межзвездной
среды — эфира размеры экспериментальной установки,
определяющие ход световых лучей, составляли единицы
метров (в последующих опытах других исследователей,
повторивших опыт Майкельсона, размеры установок су-
щественно не отличались). Ожидалось, что если действи-
тельно существует эфир, то должно наблюдаться интер-
ференционное смещение лучей света, движущихся в про-
тивоположные стороны. Однако многократное повторе-
ние подобного опыта каждый раз приводило к отрица-
тельному результату: ожидаемого интерференционного
смещения лучей света не было. В результате этого ис-
следователями был сделан вывод о том, что эфира в
природе не существует так же, как и абсолютно непо-
движной системы отсчета.
Предлагаемый В. П. Севериным опыт с лазерным
лучом более прост и нагляден, чем все упомянутые вы-
142
ще. Можно ли поставить такой опыт в современных усло-
виях? Конечно, можно. Но при этом следует учитывать,
что лазерный луч большой протяженности рассеивается
и частично поглощается атмосферным воздухом, а также
искривляется вследствие неоднородности распределения
температуры, влажности и других особенностей воздуш-
ной среды. Все эти помехи случайны, и они могут ис-
казить результаты опыта, что следует иметь в виду при
его проведении, а также при анализе полученных ре-
зультатов. Однако возможность использовать лучи света
длиной в сотни и даже тысячи метров (по сравнению с
единицами метров в опыте Майкельсона) является поло-
жительной стороной опыта В. П. Северина. Нужно ли
проводить такой опыт? Если опыт Майкельсона, более
дорогой и сложный, чем предлагаемый опыт Северина,
проводился много раз, то проверить физические возмож-
ности нового предложения следовало бы безусловно.
Если же в опыте Северина будут получены «отрицатель-
ные» результаты, то это лишний раз докажет справед-
ливость того, что в природе эфира нет.
Философ. Есть сведения, основанные на эксперимен-
тах (они проводились, например, в г. Свердловске
В. А. Шпицыным), что световой «зайчик» от лазера,
сфокусированный на неподвижный экран, описывает в
течение суток эллипс. О чем свидетельствуют подобные
факты?
Естествоиспытатель. Данный эффект свидетельствует
о том, что луч света, излучаемый лазером, искривляется
в результате суточного вращения Земли. Подобное свой-
ство луча света нашло широкое применение в практике.
На этом свойстве основаны лазерные гироскопы, приме-
няемые в различных навигационных системах для изме-
рения скорости вращения тел (подвижных объектов),
в том числе и вращения Земли. Читатель может проде-
лать следующий мысленный эксперимент. Если поме-
стить источник света на вращающуюся платформу так,
чтобы ее угловая скорость была перпендикулярна излу-
143
чаемому лучу света, то при повороте источника света его
луч будет изгибаться по спирали. Например, при угло-
вой скорости один оборот в секунду луч света пройдет
расстояние в 300 000 км и изогнется в плоскости враще-
ния на 360°. Если скорость вращения увеличить, напри-
мер, в тысячу раз, то луч изогнется на 360° уже на рас-
стоянии 300 км от источника света.
Для наглядности подобный опыт можно осуществить
со струей воды, выпускаемой из шланга вниз под напо-
ром. При вращении или при колебаниях шланга струя
воды изгибается: чем больше угловая скорость вращения
шланга, тем значительнее изгиб струи воды. Аналогич-
ным образом, вследствие вращения Земли, лазерный
луч, совершая за сутки движение по конусу, создает на
экране проекцию своего суточного движения в виде
эллипса. Подобные опыты убедительно свидетельствуют
о материальной природе света, исключая тем самым ги-
потезу о постоянстве скорости света в относительном
движении.
МОДЕЛЬ ФОТОНА
Философ, То, что элементарными частицами, обла-
дающими корпускулярными и волновыми свойствами,
являются фотоны, сегодня известно любому школьнику.
Но что такое фотон на самом деле, каков его, так ска-
зать, материальный лик, как он связан с прочими фор-
мами движения материи — на эти вопросы затруднится
ответить даже специалист-академик. Откроем любой но-
вейший учебник физики. Здесь множество формул, опи-
сывающих количественную сторону электромагнитных
процессов. Но представить на основе данных формул
природу фотона, его наглядный образ — весьма затруд-
нительно. Впрочем, многие ученые особо подчеркивают,
что современная теоретическая физика — в отличие от
144
классической — вообще лишена наглядности. Нагляд-
ность становится чуть ли не синонимом ненаучности.
Естествоиспытатель. Вопрос о возможности и необхо-
димости наглядного представления изучаемого объекта,
в том числе и фотона, имеет принципиальное значение.
В своей повседневной практике человек всегда имеет
дело с объектами материального мира, имеющими впол-
не реальные и наглядные образы. Поэтому привычный
для него процесс познания природы, как правило, начи-
нается с наблюдения реальных вещей и процессов, их
анализа, построения образов, а завершается синтезом
образных моделей (проектов, чертежей, теоретических
картин и т. д.). Следовательно, наглядность является
признаком зрелости мышления и высокого уровня про-
никновения в сущность изучаемого предмета. Отсутствие
наглядности, особенно в теоретической физике, свиде-
тельствует как раз о том, что многие научные проблемы
в ней еще далеко не разрешены, и это является призна-
ком слабости и недостаточного развития науки.
Отметим в данной связи коварную роль некоторых
гипотез. Известная гипотеза «постоянства скорости све-
та» в относительном движении оказалась одной из при-
чин, мешающих создать наглядное представление модели
или образа частицы, летающей со световой скоростью.
Исследователь, доверившийся этой ложной гипотезе,
становится жертвой цепочки дальнейших заблуждений:
как же эти материальные частицы-фотоны, имея некото-
рую массу (признак их материальности), летят со ско-
ростью света? Если частица имеет массу, то значит,
и некоторый объем, и, следовательно, она способна вра-
щаться вокруг своего центра массы, но тогда ее отдель-
ные компоненты неизбежно будут двигаться быстрее све-
та. Однако догма о «предельной скорости» исключает
возможность движения быстрее света. Тогда, чтобы
придать догме некоторое правдоподобие, частицу попро-
сту лишают какого-либо объема, и следовательно, ав-
томатически становится невозможным построить ее на-
145
глядный образ или модель. А значит, вынуждены допу-
стить, что при некоторой (не нулевой) массе частицы
и нулевом ее объеме плотность ее вещества становится
равной бесконечности.
Вот и получается, что принятая ложная гипотеза иг-
рает роль своеобразной ловушки: она не позволяет
представлять частицы, летящие со скоростью света, в ви-
де моделей или объемных образов и приводит к явным
физическим противоречиям и несуразностям.
Для наглядного же представления фотона или его
модели надо в первую очередь отбросить лишние гипоте-
зы и использовать накопленный наукой эксперименталь-
ный материал об этой частице, а также формулы, харак-
теризующие отдельные ее свойства.
Философ. При формировании какой-либо модели или
образа приходится следить, чтобы синтезированная мо-
дель удовлетворяла всем известным закономерностям и
фактам, обнаруженным при экспериментальных иссле-
дованиях. Можно ли построить модель фотона, удовле-
творяющую таким требованиям?
Естествоиспытатель. Попробуем представить возмож-
ный облик фотона или его упрощенную модель, отвергая
тем самым сложившееся убеждение о том, что это части-
ца — «элементарная». Свету, как и всем другим видам
электромагнитных излучений, присущи как волновые,
так и корпускулярные свойства. Обратим внимание вна-
чале на корпускулярные свойства фотона. Всякая корпу-
скула (микроскопическое тело) должна обладать массой,
количеством движения или импульсом, проявляемым в
относительном движении. Поток корпускул, падая с ка-
кой-то скоростью па поверхность тела, производит ме-
ханическое давление. Опыты со светом показали, что
поток света оказывает давление на поверхность тела
(например, зеркала) по тем же закономерностям, что и
обычный корпускулярный поток. Это означает, что фо-
тон, как и обычная корпускула, обладает массой, не за-
146
Рис. 4.9
висящей от скорости ее движения. Корпускулярные
свойства света подтверждаются также фотоэффектом.
Но как же корпускулы проявляют свои волновые
свойства? Чтобы ответить на этот вопрос, проанализи-
руем движение различных вращающихся тел и остано-
вимся на движении колеса (рис. 4.9). Пусть оно катится
по горизонтальной поверхности с некоторой скоростью.
Отметим, что при встрече с препятствием колесо окажет
на него силовое давление (удар) как корпускула. Теперь
обратим внимание на движение частиц обода колеса при
его равномерном движении: каждая частица совершает
одновременно два движения — вперед поступательное
со скоростью С вместе с осью колеса и вращательное с
угловой скоростью со вокруг оси вращения. Таким обра-
147
зом, траектория движения любой частицы обода пред,
ставляет собой волнообразную кривую (циклоиду). Сле.
довательно, корпускулярно-волновую природу фотона
допустимо объяснить как результат движения корпуску.
лы, летящей со скоростью света и одновременно вра<
щающейся вокруг своего центра масс.
Философ. Нельзя ли разъяснить это подробнее?
Естествоиспытатель. Тогда придется обратиться к ма-
тематике. Допустим, фотон обладает множеством физи-
ческих свойств, тогда каждый независимый по своему
содержанию физический опыт может раскрыть какую-то
одну (в редких случаях две или более) особенность или
свойство фотона. Для того, чтобы получить необходимое
количество свойств фотона (например, п), требуется
иметь такое же количество независимых уравнений, по-
лученных в результате проведения соответствующего чис-
ла разных опытов. Решая совместно эти уравнения,
можем получить и искомых физических свойств фотона,
характеризующих более полную картину его природы.
В том случае, когда количество опытов, а следова-
тельно, и уравнений, меньше числа искомых характери-
стик изучаемого объекта (информационная недостаточ-
ность) , решить задачу становится невозможно. Иногда
недостающие уравнения восполняют гипотезами, то есть
уравнениями, основанными не на опыте, а на догадке
или предположении. В этом случае при совместном ре-
шении уравнений (вытекающих из опыта, а также гипо-
тетических) получаются искомые данные, в которых
содержатся элементы принятых гипотез. Сказанное озна-
чает, что при использовании ошибочных гипотез все ре-
зультаты решения задачи также будут ошибочными.
Попробуем последовательно углубиться в изучение при-
роды фотона, привлекая один за другим только извест-
ные экспериментальные результаты.
Установлено, что энергия фотона описывается форму-
лой Е = тс2, Если бы фотон, как корпускула, двигался
148
поступательно и с постоянной скоростью, то его энергия
была бы равна Е; —— me2 t Почему же действительная
энергия фотона в два раза больше по сравнению с энер-
гией поступательно движущейся корпускулы такой же
массы? Ответ на этот вопрос можно найти, если пред-
ставить форму фотона в виде тороида (аналогично круг-
лой баранке), вся масса ш которого расположена на
периферии. При вращении такого фотона вокруг оси,
перпендикулярной плоскости симметрии тороида, с
окружной скоростью, равной С = сог, где со — угловая
скорость иг — радиус фотона, у него появится энергия
вращательного движения равная Е2 = ~ (J — мо-
мент инерции). Учитывая значение J = тг2 для тороида и
С С 2
величину t0 ~ , получим^ = “ тс . Следовательно,
полная энергия фотона будет равняться сумме энергий
поступательного Ei и вращательного Е2 движений,
то есть тс2, что и подтверждает справедливость предпо-
ложения о тороидальной форме фотона. Следовательно,
фотон можно представить в виде быстровращающегося
тороида с окружной скоростью, равной С, центр масс
которого (точка О на рис. 4.10) летит относительно из-
лучателя со скоростью света — С. При этом фотон при-
обретает гироскопические свойства: вектор его угловой
скорости вращения перемещается параллельно самому
себе, не поворачиваясь относительно инерциального про-
странства. Отметим, что плоскость, в которой движутся
материальные компоненты фотона, как раз и является
плоскостью поляризации света. Свойства поляризации
света наблюдаются в природе при прохождении световых
лучей в земной атмосфере, а также в оптических экспе-
риментах (при пропускании света через прозрачные ве-
щества, поляризующие его).
Рассмотренная модель фотона позволяет определить
149
Рис. 4.10
и физическую сущность постоянной Планка (h). Сопо-
ставляя формулу для определений энергий mc2 = vh, где
v — частота света, приходим к заключению, что постоян-
ная Планка является кинетическим моментом фотона.
Величина кинетического момента определяется массой
фотона, длиной его радиуса (расстояние от центра вра-
щения до центра масс сечения тороида) и угловой ско-
ростью вращения тороида и не зависит от скорости отно-
сительного движения фотона. Все это дает основание
принимать кинетический момент фотона за постоянную
величину, соответствующую постоянной Планка.
Философ. Модель фотона начинает приобретать все
более конкретные очертания. Интересно было бы на ее
основе попытаться объяснить известные опыты с анниги-
150
Рис. 4.11
ляцией элементарных частиц. Экспериментально уста-
новлено, что при аннигиляции электрона и позитрона
возникает фотон и, наоборот, при определенных условиях
взаимодействия фотон распадается на электрон и по-
зитрон.
Естествоиспытатель. Действительно, опыты с анниги-
ляцией частиц позволяют глубже раскрыть их физиче-
скую природу. Однако следует заметить, что термин
«аннигиляция» (означающий «уничтожение») применен
в физике не вполне удачно. В действительности никакого
уничтожения массы и энергии в этих превращениях не
происходит и закон сохранения массы — энергии выпол-
няется совершенно строго.
Сам факт возможного разложения фотона на микро-
151
частицы с положительными и отрицательными электр
ческими зарядами дает возможность более детали
представить его модель в виде сложного материальною
образования кольцевой формы (рис. 4.11). Кольцо фо-
тона не сплошное, а составлено из отдельных микроча-
стиц, заряженных поочередно положительными и отри-
цательными зарядами. Для наглядности такую модель
можно представить в виде кругового хоровода, в кото-
ром мужчины (условно — отрицательно заряженные
микрочастицы) чередуются с женщинами (положитель-
но заряженные микрочастицы). Удерживая друг друга
за руки (имитация сил притяжения положительно и
отрицательно заряженных микрочастиц), участники хо-
ровода сохраняют его целостность, несмотря на дей-
ствие центробежных сил инерции, стремящихся разо-
рвать кольцо хоровода.
Философ. Важно отметить, что в отличие от известной
модели атома Резерфорда — Бора, в которой содержит
ся ядро, а вокруг него вращаются по орбитам электроны
(силы взаимодействия направлены радиально), модель
фотона не содержит ядра.
Естествоиспытатель. Действительно, все положитель
ные и отрицательные микрочастицы движутся по одной
и той же круговой орбите, а силы взаимодействия
Qi (i = l, 2, ... п) между ними направлены по хордам,
соединяющим центры масс микрочастиц. Для существо-
вания такого «хоровода» необходимо, чтобы число поло-
жительно и отрицательно заряженных частиц было оди-
наковым. Следовательно, суммарный заряд в такой мо-
дели фотона должен быть равен нулю. Известно, что
реальные фотоны электрически нейтральны (следова-
тельно, модель по данному признаку совпадает с реаль-
ностью).
Зная размеры фотона (длина волны) и его массу
(из опыта с давлением света), можно из уравнения его
динамики движения, учитывающего равенство сил взаи-
модействия между электрическими зарядами и силами
152
инерции масс микрочастиц, найти общее число микроча-
стиц и их массу (масса фотона равна сумме масс мик-
рочастиц).
Философ. Рассматривая подобную кольцеобразную
модель фотона, можно заключить, что чем меньше диа-
метр этого кольца, тем короче длина волны света. Одна-
ко не возникает ли здесь противоречия: ведь известно,
чем меньше Л и больше частота v, тем значительнее
энергия фотона. Удовлетворяет ли этим требованиям
рассматриваемая модель фотона?
Естествоиспытатель. Подобное сомнение вполне зако-
номерно. Чтобы разрешить его, необходимо рассмотреть
динамику движения микрочастицы фотонного кольца,
обозначим ее массу пц (i = l, 2, ... N, N — число микро-
частиц в фотоне). Если фотонное кольцо вращается с
______________________ с
угловой скоростью 10— 7 ’ г — радиус фотонного коль-
ца, то центробежная сила инерции каждой микрочастицы
F = irii со2г уравновешивается силами кулоновского притя-
жения двух соседних микрочастиц (справа и слева от
пц) P = 2Qsina, где Q = к 3?; 1 = ar — расстояние между
12
центрами микрочастиц, a — ~ — центральный угол
между соседними микрочастицами, q — электрический
заряд каждой микрочастицы. Приравнивая силы F = P,
после элементарных преобразований получим величину
энергии модели фотона
„ , AN2 AN2
Е = шс2 ==----= —
г с
* 1 Ч2
где А = к— — постоянная величина.
Из приведенных формул следует, что при сохранении
неизменным количества микрочастиц в фотоне N его
энергия возрастает при уменьшении радиуса фотонного
кольца г и соответственно увеличении частоты его вра-
153
с
щения w — у. При этом расстояния (1) между микрочд.
стицами уменьшаются, а силы притяжения Q возрас-
тают. Таким образом, чтобы эти возросшие силы при-
тяжения уравновесить центробежными силами, фотон
должен вращаться с большей угловой скоростью.
Следовательно, рассматриваемая модель фотона
удовлетворяет не только «здравому смыслу», но и энер-
гетическим формулам Эйнштейна и Планка.
На этом, по-видимому, исчерпываются возможности
более детального представления модели фотона, осно-
ванного на системном подходе и учете данных известных
на сегодня физических опытов со светом. Системный
подход позволяет изучить свойства любых других «эле-
ментарных» частиц до такого уровня детализации, кото-
рый обусловлен количеством накопленной эксперимен-
тальной информации.
Философ. В рассмотренной модели фотона участвуют
микрочастицы. Что это за частицы и какими свойствами
они должны обладать?
Естествоиспытатель. Микрочастицы, из которых со-
стоит фотон, это пока еще не изученные (гипотетиче-
ские) материальные компоненты «элементарной» части-
цы света. Если в свое время В. И. Ленин говорил о неис-
черпаемости электрона, то подобное утверждение можно
отнести и к любой элементарной частице, в том числе и
к фотону. Рассматриваемые микрочастицы названия еще
не имеют, но о свойствах их предположительно можно
сказать следующее: масса каждой микрочастицы со-
ставляет N-ную часть массы фотона; заряд равен элект-
рическому заряду электрона или позитрона; по своему
строению микрочастица должна обладать компактной и
сверхпрочной структурой (чтобы не разрушаться при
ударе фотона об отражающую поверхность). Совершен-
но очевидно, что одна из задач физической науки — из-
учить более полно строение фотона и составляющих его
микрочастиц.
154
Рис. 4.12
Философ, Пытливость человеческого ума, как изве-
стно, не имеет границ. Поэтому вполне естественно воз-
никает вопрос: как можно представить процесс излуче-
ния фотона, обладающего рассмотренной выше струк-
турой?
Естествоиспытатель, Поскольку аппетит приходит во
время еды, проанализируем далее особенности подобного
фотона при различных ситуациях его существования. Со-
поставляя размеры элементарных частиц — электрона,
протона или атома — с тороидальным фотоном, заме-
чаем, что фотон по своим размерам намного превосходит
эти частицы, а его масса, наоборот, на несколько поряд-
ков меньше каждой из масс этих частиц. Это дает осно-
вание полагать, что фотон, притягиваясь к какой-либо
частице, охватывает ее своим кольцом-тороидом.
155
Можно представить себе такую модель строения эле.
ментарных частиц вещества: вокруг каждой из них врц.
щаются кольцеобразные фотоны (i=l, 2, ... к) напо.
добие колец Сатурна (рис. 4.12). Чем короче световая
волна, тем меньше диаметр di фотонного кольца и рас-
стояние его от поверхности частицы, тем сильнее взац.
модействие между ними. Если частица будет тормозиться
или колебаться вследствие удара или изменения темне,
ратуры тела, то при определенных условиях силы инер.
ции массы фотона преодолеют силу его взаимодействия
с частицей, вследствие чего произойдет срыв фотонного
кольца с этой частицы, то есть излучение кванта света.
По мере возрастания ускорений движения частицы (на-
пример, при повышении температуры тела) от нее будут
отделяться фотоны все меньшего и меньшего диаметра,
обладающие большими силами взаимодействия с час"
цей. Подобный процесс наблюдается на практике: ч л
выше температура тела, тем более коротковолнов i
спектр света им излучается. Излученный фотон движем-
ся в вакууме равномерно и прямолинейно со скоростью
света относительно излучателя. Если на своем пути он
не встречает другие тела, не отражается и не поглощает-
ся ими, то он летит в пространстве, будучи невидим ка-
ким-либо наблюдателем. Увидеть такой фотон можно в
том случае, если он непосредственно попадает в глаз.
Вследствие невидимости фотонов, свободно летящих в
космическом пространстве, наблюдателю, находящемуся
в космическом летательном аппарате (КЛА) на больше й
высоте (в стратосфере и выше), межзвездное простран-
ство представляется абсолютно черным. Голубой цвет
неба в дневное время, который видит человек в повсе-
дневной жизни, является следствием рассеяния и погло-
щения потоков солнечного света атомами и молекулами
воздуха.
Философ. Рассмотренная тороидальная модель фото-
на напоминает некоторые представления о материаль-
ности силовых линий и «фарадеевских трубок», высказы-
156
раемые известными физиками Томсоном, Дираком, Мит-
кевичем и др. В чем особенности этих представлений и
ах роль в современной науке?
Естествоиспытатель. Многие физики, изучая взаимо-
действие материальных тел с электромагнитными и гра-
витационными полями, пришли к такому важному выво-
ду: сами физические поля должны быть материальными
(обладать некоторой массой). В противном случае ни-
какого силового взаимодействия между физическими
полями и телами быть не может. В этом отношении
представляет интерес гипотеза Д. Д. Томсона *, учиты-
вающая идеи Максвелла и Лоренца, которая дает пред-
ставление о силовых линиях («фарадеевых трубках»),
которые способны отрываться в виде петли, перемещаю-
щейся со скоростью света, и переносить энергию.
Позже П. А. Дирак высказывался за введение в
физическую теорию «некоторого аналога светового эфи-
ра», то есть такого «представления об эфире, которое
соответствует современным идеям квантовой теории»,
и оперировать с силовыми линиями электрического и
магнитного поля, как с реальными образованиями.
Академик В. Ф. Миткевич связывал квантовую при-
роду магнитного потока с реально существующими сило-
выми линиями в эфире, похожими, по Фарадею, на упру-
гие нити, в системе которых проявляются механические
силы в форме продольных натяжений и бокового рас-
пора. Эти предложенные модели силовых линий носят
реалистический характер и, безусловно, заслуживают на-
учного обсуждения.
ПОЛЕЗНОСТЬ МОДЕЛИ ФОТОНА
Философ. Любая модель какого-либо физического
объекта или процесса становится полезной и может быть
использована для исследований, если она отражает
* См.: Томсон Д. Д. Электричество и материя. М., 1928.
157
реальные и наблюдаемые в экспериментах свойства этих
объектов. Можно ли сопоставить свойства обсуждаемой
модели фотона с известными характеристиками света?
Естествоиспытатель, Подобный вопрос вполне законо-
мерен. Если модель не воспроизводит основных свойств
света, то она бесполезна для практики. Попробуем
сравнить свойства модели и света. Как известно, св?-
обладает корпускулярными и волновыми свойствам ,
Корпускулярные свойства характеризуются тем, что ф
тон обладает квантом энергии и может создавать давл -
ние на поверхность тела, на которое падает свет.
В предложенной модели энергия как раз равна ква;
ту энергии фотона (Е = шс2, или E = vh, где h — п<
стоянная Планка), поскольку ее параметры (масса то-
роида, диаметр и частота вращения) определялись
именно из этого условия. Вполне очевидно, что подоб-
ная модель, ударяясь со скоростью света о поверхность
какого-либо тела, может создать давление (или импульс,
равный гпс), как и получается в натурном эксперименте.
Философ. Следовательно, модель полностью воспро-
изводит корпускулярные свойства частицы света — фо-
тона. А как быть с волновыми свойствами?
Естествоиспытатель. У частиц света — фотонов — экс-
периментально обнаружены характерные волновые свой-
ства — интерференция, дифракция, дисперсия и поля-
ризация. Посмотрим, как модель воспроизводит пере-
численные свойства фотона.
Как известно, интерференция происходит при сложе-
нии двух (или нескольких) волн с одинаковыми перио-
дами, в результате чего амплитуды результирующей
волны увеличиваются или уменьшаются. Полагаем, чт >
в начальный момент времени, когда модели двух фото-
нов излучаются, фазы колебаний всех одноименных
Xj (i=l, 2, ... n; п — число микрочастиц) микрочастиц
из которых состоит каждая модель, одинаковые.
После излучения первая и вторая модели проходят
различный путь Xi и хг, затем совмещаются в интерфе-
158
рометре. Амплитуды колебаний одноименных частиц
будУт:
Yii = Уоц sin (фо1 — kxj,
У12 = Уо12 Sin (ф01 — кх2).
В процессе интерференции амплитуды колебаний уи
и yi2 суммируются, в результате чего результирующая
амплитуда будет увеличиваться или уменьшаться, в за-
висимости от разности фаз колебаний <р = к(х2—Xi).
Следовательно, получается точно такой же процесс, как
и при интерференции электромагнитных колебаний.
Философ. Опыты с дифракцией и дисперсией света,
по-видимому, представить с помощью моделей фотона
будет посложнее.
Естествоиспытатель. Для этого придется поставить
следующий мысленный опыт. Дифракцию можно пред-
ставить с помощью вращающегося кольца (например,
металлического или пластмассового), который забрасы-
вается в ворота (шириной немного более наружного
диаметра кольца). Брошенное кольцо (предварительно
закрученное с некоторой угловой скоростью) скользит
по горизонтальной плоскости в сторону ворот. Если оно
не задевает стоек ворот, то движение прямолинейно.
В случае, если кольцо коснется или ударится о стойку
ворот, оно отскочит, отклоняясь в сторону. Многократ-
ное повторение этого опыта дает возможность получить
закономерность в движениях модели на выходе из во-
рот, которая полностью соответствует картине дифрак-
ции света.
Для демонстрации опытов с дисперсией света с по-
мощью моделей требуется два кольца с меньшим и
большим диаметром. Кольцо с меньшим диаметром
должно вращаться быстрее, чем кольцо с большим диа-
метром (они моделируют соответственно фиолетовую и
красную части спектра света). Роль призмы в таком
опыте может играть участок на горизонтальной поверх-
ности, покрытый вязким веществом (маслом и т. п.).
159
Бросая с какой-то начальной скоростью эти кольца о
сторону участка с вязким сопротивлением, совмещая
при этом их с горизонтальной плоскостью, можем заме-
тить, что малое кольцо (оно быстрее вращается) откло-
нится на больший угол после прохождения участка,
а другое кольцо — на меньший угол. Многократное по-
вторение такого опыта убеждает нас, что модель весьма
близко воспроизводит процесс дисперсии света.
Поляризация, как было упомянуто выше, воспроиз-
водится моделью благодаря тому, что тороидальная
вращающаяся система подобно гироскопу сохраняет пло-
скость, в которой колеблются микрочастицы модели фо-
тона, неизменной в пространстве. Таким образом, все
физические свойства света, известные в настоящее вре-
мя, могут быть воспроизведены тороидальной моделью
фотона (включая аннигиляцию и др.).
Философ. Теперь ясно, что модель фотона может
«работать» на благо науки, а ее параметры и другие
«конструктивные» элементы совершенствоваться по мере
углубления наших знаний о природе света.
ЭНЕРГИЯ ВЕЩЕСТВА
Философ: Рассмотренная модель фотона позволяет
подойти к решению одной фундаментальной проблемы —
рассмотреть «царицу формул» теоретического естество-
знания XX века, которой мы уже вскользь касались, —
знаменитое уравнение Е = гпс2. В научной, научно-попу-
лярной и учебной литературе его упорно приписываю'
Эйнштейну. Между тем история свидетельствует, что в
ее современном виде формула Е = гпс2 была введена в
научный оборот Максом Планком*. Кроме того, о взаи-
мосвязи энергии и массы высказывался Джозеф Джон
Томсон.
* См., напр.: Проблемы физики: классика и современность. М.
1982, с. 29.
160
Естествоиспытатель, В науке такое случается часто.
Также, как и математические преобразования, составив-
шие костяк специальной теории относительности и свя-
занные с именем Лоренца, но которые были выведены
до него и независимо от него *, — точно так же и
мысль о взаимосвязи энергии и массы была сформулиро-
вана несколькими учеными. Томсон высказал эту идею
в 1881 году**. Его соотечественник, английский физик
Оливер Хевисайд, писал о том же в начале 90-х годов
прошлого века. Однако в общем виде соображение от-
носительно взаимодействия энергии и массы, а также о
том, что инерция пропорциональна массе, еще в начале
70-х годов прошлого столетия высказывал замечатель-
ный русский ученый Н. А. Умов, который почти два де-
сятилетия был президентом Московского общества ис-
пытателей природы.
Философ. Пропагандируется мысль, что эта формула
описывает процесс перехода или превращения массы в
энергию. Может ли происходить такой процесс на са-
мом деле?
Естествоиспытатель. К сожалению, многие придержи-
ваются мнения, что масса превращается в энергию.
При этом они считают, что если тело с массой гл под-
вергается распаду (ядерному взрыву) и все его частицы
разлетаются со скоростью света С в разные стороны,
то суммарная энергия этих частиц будет равна Е = гпс2.
Однако при этом не учитывается такой факт, что сумма
масс всех разлетевшихся частиц тела при взрыве равна
первоначальной массе m этого тела. Таким образом,
масса никуда не исчезла и ни во что не превратилась
(согласно закону сохранения вещества). И вообще энер-
гия создается движущейся массой и не может существо-
* См : Принцип относительности. М., 1973.
** См., напр.: Л ауэ М. Статьи и речи М, 1969, с. 314; См. так-
же: Томсон Дж. Материя, энергия, эфир. — В кн.: Философия
науки. Естественнонаучные основы материализма. Часть I. Физика,
вып. 2 М.—Л., 1924, с. 187,
6 В Демин, В. Селезнев
161
вать отдельно от нее, а тем более превращаться в масс\;
Философ, Но возникает закономерный вопрос: а от-
куда возникает подобная энергия?
Естествоиспытатель, Чтобы ответить на него, наг
мним, что тело состоит из огромного множества атом^
а те, в свою очередь, содержат элементарные частиц
взаимодействующие между собой. В процессе это
взаимодействия частицы движутся относительно др
друга с большими скоростями, а силы взаимного прит
ження уравновешиваются силами инерции масс эт] ,
частиц. Если взаимодействие между частицами нар\ -
шается (например, при бомбардировке другими части-
цами), то они разлетаются в разные стороны, сохраняя
кинетическую энергию, свойственную им до момента
распада (взрыва тела),
Подобный процесс можно моделировать с помошд ю
простейшего опыта. Если камень, привязанный к верев-
ке, раскрутить с большой скоростью, то при обрыве
веревки (или ее можно выпустить из рук) камень поле-
тит прямолинейно со скоростью, равной окружной ско-
рости его вращения. Таким образом, энергия тс2 зало-
жена в скрытой форме в объеме всего тела с массой ш,
а выделить ее можно путем ядерного взрыва этого тела.
Философ. Обычно кинетическая энергия поступатель-
ного движения тела с массой гл, перемещающегося со
скоростью V, равна УггпУ2. Почему же в рассматривае-
мой формуле ядерной энергии нет множителя 7г? Еста
ли в этом какой-либо особый смысл?
Естествоиспытатель. Подобный вопрос вполне зако-
номерен. Вспоминаю такой случай: как-то в довер ител>-
ной беседе со мной известный специалист в облает л
электротехники академик В. С. Кулебакин заметил, что
он всю свою сознательную жизнь задавался именно эти i
вопросом, но ответа найти не мог, хотя и спрашива i
многих знаменитых физиков. Когда я ему рассказа i
свое мнение по этому вопросу, он удивился просто i
моих логических рассуждений и одобрил их. Но, чтобы
162
ответить на этот вопрос, мне пришлось, кроме ядерной
энергии, затронуть и проблему корпускулярно-волнового
дуализма элементарных частиц (еще один странный
«феномен» в физической науке).
Философ. И какая же связь между этим «феноменом»
и ядерной энергией?
Естествоиспытатель. Самая прямая связь. Действи-
тельно, при ядерном взрыве частицы (осколки тела)
разлетаются не только поступательно, но и совершая
вращение. Подсчеты показывают, что вращательная
энергия этих частиц примерно такая же, как и посту-
пательная энергия. Таким образом, полная энергия ча-
стиц складывается из этих двух видов энергий, то есть
удваивается. Отсюда и превращение множителя V2 в
единицу, как в рассматриваемой формуле.
А доказательством такого вращения служит корпу-
скулярно-волновой дуализм частиц, наблюдаемый на
практике. Смысл его заключается в том, что «элементар-
ные» частицы, будучи на самом деле сложными физиче-
скими образованиями (недаром В. И. Ленин говорил,
что «электрон неисчерпаем»), во время своего поступа-
тельно-вращательного движения проявляют корпускуляр-
но-волновые свойства. Волновые свойства частиц объ-
ясняются тем, что периферийные компоненты частицы за
счет их вращения совершают циклоидальные движения,
которые для внешнего наблюдателя представляются в
виде синусоидальных колебаний. Подобные эффекты
можно легко воспроизвести в простейшем опыте. Чтобы
убедиться в этом, достаточно, как было показано выше,
пронаблюдать за характером движения частиц обода
катящегося колеса.
Таким образом, формула Е = тс2 имеет большой
физический смысл: она характеризует не только энерге-
тические свойства материалов тел, но и природу строе-
ния «элементарных частиц», из которых состоят эти
тела.
Философ. Рассматриваемой энергетической формуле
6*
163
приписывают важные практические свойства: якобы в<е
энергетические процессы в реакторах атомных электро-
станций, в ядерных бомбах и других подобных объектах
описываются с ее помощью с большой точностью. Так ли
это на самом деле?
Естествоиспытатель. Сразу отвечу; не так! В инже-
нерной практике этой формулой пользуются с оглядкой;
добавляют к ее правой части еще один множитель —
коэффициент полезного действия (об этом обычно стыд-
ливо умалчивают в учебной литературе), который может
составлять десятые, сотые и даже тысячные доли едини-
цы. Величину этого коэффициента определяют на основе
многочисленных экспериментов, тем самым как бы ставя
под сомнение справедливость теоретического прогноза,
основанного на применении знаменитой формулы.
Причины низкой точности расчетов можно объяснить
тем, что при ядерном распаде или взрыве какого-либо
тела его частицы, которые разлетаются во все стороны,
могут двигаться, в зависимости от их массы и размеров,
с различными скоростями, существенно отличающимися
от скорости света. Заранее предсказать подобные про-
цессы бывает весьма трудно и даже невозможно.
Философ. Вы отметили интересную возможность, ко-
торая содержится в энергетической формуле: она даег
«намек» на геометрическую форму «элементарной» ча-
стицы и на поступательно-вращательный характер ее
движения. Почему же физики — сторонники релятивист
ского подхода — не используют такие возможности?
Естествоиспытатель. Это вполне объяснимо. Сторон-
ники релятивистского подхода сами себе «наступили на
горло», оказавшись жертвой своего постулата о суще-
ствовании предельной скорости, равной скорости свете
Этот постулат, если придавать ему образность, оказалс
необычайно прожорлив. В угоду ему пожертвовали пс
нятиями о пространстве, времени и массе, которые стали
зависеть от скорости движения случайных наблюдателей
(а их может быть одновременно огромное множество,
164
движущихся с различными скоростями). А в последнее
время в угоду ему стали искоренять из обихода понятия
силы инерции, веса, а также пренебрегать законами
сохранения энергии, вещества и др. Этот постулат ока-
зал парализующее действие и на логику научного мыш-
ления, исключив возможность представлять «элементар-
ные» частицы в виде физических моделей, отражающих
природу. Чтобы не нарушать постулат, размер частицы,
по мнению релятивистов, надо сократить до нуля. Одна-
ко масса такой частицы, оказавшаяся в нулевом объ-
еме, должна быть бесконечно плотной. В результате при
таком подходе огромный экспериментальный материал,
накопленный учеными при анализе бомбардировок эле-
ментарных частиц и их деления на новые компоненты в
различных ускорителях, не может быть использован для
синтеза физических моделей частиц и познания их сущ-
ности.
Глава 5. ТАЙНЫ ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ
ВЕЧНАЯ ЗАГАДКА ПРИРОДЫ
Философ. Одна из аксиом современной науки гласит:
различные формы движущейся материи связаны между
собой силами всемирного тяготения. Благодаря этим
силам формируются и существуют небесные тела --
планеты, звезды, галактики и Метагалактика в целом.
Форма и структура этих тел и материальных систем,
а также относительное движение и взаимодействие опре-
деляется динамическим равновесием между силами их
тяготения и силами инерции масс.
В течение всей своей жизни человек ощущает силу
тяжести своего тела и предметов, которые ему прихо-
дится поднимать. Одной из главных забот, с которыми
сталкиваются люди, летая в околоземном пространств0
на самолетах, ракетах и космических аппаратах, яв-
ляется преодоление сил тяготения с помощью различных
двигателей с источниками энергии. И вместе с тем, не-
смотря на обыденность и кажущуюся простоту этого Я1-
ления, физическая природа сил тяготения неясна. Автс-
ром открытия сил тяготения считается Исаак Ньютон
(правда, приоритет открытия закона всемирного тяп -
тения оспаривал его современник — известный англий-
ский ученый Роберт Гук). Ньютон в своем выдающемся
труде «Математические начала натуральной филосс-
фии» изложил закон всемирного тяготения. Однако еша
на полтора века раньше до Ньютона и Гука знамениты i
польский ученый Николай Коперник писал о тяготении:
«Тяжесть есть не что иное, как естественное стремление,
которым отец Вселенной одарил все частицы, а имен! )
166
соединяться в одно общее целое, образуя тела шаровид-
ной формы». Найденные Ньютоном и Гуком формулы
закона тяготения позволили с большой точностью рас-
считать орбиты планет и создать первую математиче-
скую модель Вселенной. Однако раскрыть природу тя-
готения авторам этого закона не удалось.
Естествоиспытатель. В истории известны попытки
решить эту задачу. В середине прошлого века Джеймс
Клерк Максвелл, создатель теории электромагнетизма,
решил, что гравитация (тяготение) имеет электромаг-
нитную природу. Он предложил модель поля тяготения
в виде силовых линий в упругой среде (в эфире), за-
полняющей все пространство.
В разработке электромагнитной теории гравитации
принимали участие и сделали оригинальные предложе-
ния другие известные ученые: Г. Лоренц, А. Пуанкаре и
А. Эйнштейн. Однако до сих пор раскрыть физическую
сущность всемирного тяготения так и не удалось. Ко-
нечно, трудно устоять от соблазна высказать некоторые
соображения по этой животрепещущей проблеме.
ОКНО В ПОЗНАНИЕ ПРИРОДЫ
Философ. Действительно, впервые обнародованный в
«Началах» закон всемирного тяготения стал одним из
выдающихся достижений Ньютона в области естество-
знания. Этот закон позволил на строгой научной основе
подвести физическую базу под философско-материали-
стические положения о материальном единстве мира,
всеобщей взаимосвязи всех природных явлений. Закон
всемирного тяготения оказался одним из самых впечат-
ляющих и вместе с тем загадочных основоположений
теоретического естествознания. Применение этого зако-
на позволило добиться выдающихся успехов в области
небесной механики (предсказавшей «на кончике пера»
существование ранее неизвестных планет) и астрофизи-
167
ки, космологии и практического освоения космического
пространства, позволившего летательным аппаратам и
человеку преодолеть земное притяжение и осуществить
прорыв в просторы Вселенной. У некоторых мыслителен
возникло даже искушение раздвинуть границы его при-
менимости. Так, один из выдающихся представителен
утопического социализма Сен-Симон пытался перенести
действие закона всемирного тяготения на общественные
отношения и на данной основе построить свою систему
будущего гармонического, свободного от эксплуатации
строя.
После опубликования ньютоновских «Начал» обозна-
чилась и стойкая тенденция интерпретировать закон все-
мирного тяготения как результат и свидетельство боже-
ственного проявления. Вот типичный образчик ненаучно-
го истолкования закона Ньютона, выраженный в стихо-
творной форме:
...И нарекли человека Ньютоном,
Он пришел и открыл высший закон,
Вечный, универсальный, единственный, неповторимый,
как сам Бог,
И смолкли миры, и он изрек: «ТЯГОТЕНИЕ»,
И это слово было самим словом творения.
Следует сказать, что на самого Ньютона и дальней-
шую интерпретацию его идей оказали заметное влияние
так называемые кембриджские платоники (в Кембрид-
же, где творил Ньютон, всегда, вплоть до наших дней,
были сильны и живучи идеалистические традиции).
Отсюда — известный иррационализм, невозможность
вразумительного объяснения природы гравитационных
сил. Кстати, до сих пор ведь нет общепризнанного объ-
яснения, что же такое сила или что такое масса.
Естествоиспытатель. Изучение теоретического насле-
дия Ньютона позволяет обнаружить следующие прин-
ципиальные особенности его подхода к познанию сущ-
ности явлений природы: использование материалистиче-
ских основ для построения и формулировки законов
168
механики, логичность и методическую чистоту изложе-
ния, простоту и наглядность описания физических про-
цессов и, наконец, органическое отвращение к измышле-
нию гипотез. Благодаря такому подходу любой здраво-
мыслящий человек может проверить справедливость
разработанных им законов природы с помощью простей-
ших опытов и анализа своей практической деятельности.
Отметим также еще одну черту ньютоновской механики:
сформулированные им законы отличаются необычайно
широкой общностью — весь материальный мир в своем
многообразии представлен массами тел и силами их
взаимодействия.
Благодаря такой общности все процессы взаимодей-
ствия материальных объектов природы, живых и нежи-
вых, земных или космических, можно описать с по-
мощью простейших формул, в которых участвуют только
массы тел и силы, действующие между ними. При этом
не следует забывать, что силы взаимодействия между
телами не являются у Ньютона какими-то абстракция-
ми (например, векторами, как их изображают при ма-
тематическом описании задач механики), а вполне ма-
териальными силами, возникающими как результат
действия масс материальных тел при их ускоренном или
замедленном движении. Благодаря своей материальности
силы ограничены быстродействием и дальностью дей-
ствия. Убедиться в этом можно на любом примере.
Каждый из нас, пользуясь силой своих мышц, замечает,
что их быстродействие ограничено, а сама сила являет-
ся результатом преобразования в материальных телах
одних видов энергии в другие (аналогичные примеры
можно наблюдать при силовом действии пружин, упру-
гих тел и т. п.).
Философ. В классической механике принципы мате-
риализма утверждаются тем, что массы тел не исчезают
и не возникают из ничего, а физические процессы не
могут протекать без сил. Кроме того, протекание физи-
ческих процессов между телами является объективной
169
реальностью и не зависит от наблюдателя, если он не
оказывает силового воздействия на этот процесс.
Отметим еще одну философскую особенность класси-
ческой механики: в ней нет абсолютизации скорости
движения тел, она справедлива и может быть использо-
вана для любых скоростей движения тел, без ограни-
чения.
Однако Ньютон был деистом и противоречиво со-
единял в своем учении материалистические и идеали-
стические взгляды. Потому при чтении ньютоновских
«Начал» встречаются формулировки, которые могут
трактоваться различным образом. Например, такая фор-
мулировка, как «природа подчиняется математическим
законам», требует философско-материалистического по-
яснения. Дело в том, что абстрактно-математический
аппарат лишь описывает объективные закономерности
природы (например, тяготение) и помогает в их позна-
нии. Напрямую утверждать, что математические законо-
мерности лежат в основе природы, нельзя. Ибо, по су-
ществу, это означает признание первичности идеальных
абстракций по отношению к объективной реальности.
Естествоиспытатель, Материалисты — стихийные и
сознательные — делают соответствующую поправку,
чтобы исключительно важная роль математики все же
не абсолютизировалась и не приводила тем самым науч-
ное познание к мировоззренческому крену, чреватому
далеко идущими последствиями. Но полностью избежать
«волчьих ям» удается не всегда и не всем. Некоторые
современные истолкования тяготения — характерный
тому пример. Так, согласно общей теории относитель-
ности, разработанной А. Эйнштейном, силы гравитации
есть проявление кривизны пространства — времени.
Для описания общей теории относительности, осно-
ванной на представлении всемирного тяготения с по-
мощью кривизны пространства, Эйнштейн использовал
многомерную Риманову геометрию, усовершенствован-
ную известным математиком Давидом Гильбертом. Со-
170
ветские ученые, академик А. А. Логунов и его сотрудни-
ки, считают гипотезу Эйнштейна о чисто геометрическом
характере тяготения неверной. Они убеждены, что гра-
витация — такое же вещественное поле, как и электро-
магнитное. Его особенность лишь в том, что все без ис-
ключения известные виды материи имеют гравитацион-
ный заряд (массу) одного и того же знака (создающий
притяжение).
КРИВОЕ ПРОСТРАНСТВО
Философ. Тем не менее у общей теории относитель-
ности еще много сторонников, и пока она еще имеет
успех, возникает вопрос: имеет ли эта теория какую-
либо физическую основу? Без правильного ответа на не-
го вообще трудно в чем-либо разобраться, В некоторых
публикациях «кривизна» стала вообще превращаться в
самостоятельную сущность, которую якобы можно отде-
лить от материальных вещей и свободно перемещать в
космическом пространстве.
Естествоиспытатель. Совершенно верно. У меня даже
сохранилась вырезка из газеты «Известия» от 20 ноября
1983 года, где один восторженный автор (В. Дубинский)
пишет буквально следующее: «...Кроме кривизны стати-
ческой — той, которая существует вокруг Солнца, Зем-
ли, других солнц и планет, существует переменная кри-
визна, которая может отрываться от источника и уле-
тать в пространство. Она движется со скоростью света
и убывает по мере увеличения пути, пройденного от ис-
точника. Такие кусочки переменной кривизны, отлетаю-
щие от источников, называются гравитационными вол-
нами». Конечно, подобное сообщение не имеет ничего
общего с наукой.
Философ. Однако обратимся к философской (= об-
щенаучной) стороне вопроса. Так что же: является ли
кривизна чем-то субстанциональным, наподобие про-
171
странственной протяженности или временной длитель-
ности — неотделимых атрибутов материальных вещей,
событий, процессов и явлений? Если верить упомянутой
заметке — безусловно, да. Но в том-то и дело, что поня-
тие кривизны отражает всего лишь конкретные простран-
ственные отношения.
То, что таинственная и не поддающаяся наглядному
воспроизведению «кривизна» вовсе не является атрибут-
но-субстратным свойством материи, а представляет собой
всего-навсего результат отношения пространственных
величин — отношения многосложного, одним из элемен-
тов которого выступает понятие бесконечно малой вели-
чины — прекрасно понимал еще великий немецкий ма-
тематик Карл Фридрих Гаусс, который и ввел в научный
оборот указанное понятие. В результате различных
геометрических отношений формируются современные
понятия положительной, отрицательной или нулевой
кривизны, обусловливающие разные типы геометрий,
которые, в свою очередь, берутся в качестве исходной
основы в теории относительности для разработки той
или иной модели Вселенной (замкнутой или открытой;
стационарной, расширяющейся или пульсирующей).
Естествоиспытатель. При подобном подходе все ста-
новится с ног на голову: из кривизны (то есть абстракт-
ного результата математических отношений) выводится
геометрическое пространство (или единое простран-
ство— время), на основе которого строится опять-таки
абстрактно-математическая модель Вселенной, а под
эту модель уже подгоняются все природные закономер-
ности, формы движения материи и эволюция (развитие)
всего материального мира. В действительности же об-
стоит все наоборот.
Философ. Однако сторонники общей теории относи-
тельности утверждают, что, кроме всемирного тяготения,
эта теория объясняет факты, связанные с ускорителями
элементарных частиц и космических мезонов, которые
якобы неопровержимо свидетельствуют в пользу пред-
172
сказанной этой теорией реальности релятивистских эф-
фектов.
Естествоиспытатель. Претензии общей теории отно-
сительности объяснить физические процессы, происходя-
щие в ускорителях элементарных частиц или в космиче-
ском пространстве, необоснованные. Дело в том, что эта
теория, по определению О. Черепанова, «бессиловая
механика», рассматривает физические процессы, в кото-
рых отсутствуют силовые взаимодействия. Согласно этой
теории изменения хода времени, размеров тел и их мас-
сы происходят при равномерном (инерциальном) движе-
нии относительно систем отсчета (например, наблюда-
тель) без воздействия каких-либо сил. Причины возник-
новения таких физических процессов в этой теории также
не рассматриваются («беспричинная физика»). Поэтому
применять такую теорию для объяснения физических
процессов с силовыми взаимодействиями не представ-
ляется возможным. Заметим, что силовое взаимодей-
ствие, то есть разгон частицы под действием силы элект-
ромагнитного поля, происходит не только в ускорителях
элементарных частиц, но и во всех физических явле-
ниях природы (взаимодействия механические, гравита-
ционные и др.).
Философ. Если в основе всех природных явлений
лежат силовые взаимодействия, то могут ли возникать
у них релятивистские эффекты, вызванные относитель-
ным движением тел?
РЕЛЯТИВИСТСКАЯ СИЛА
Естествоиспытатель. Затронутый вопрос носит прин-
ципиальный характер. Ответ на него можно найти при
наблюдениях множества явлений силового взаимодей-
ствия в окружающем нас мире природы и техники.
Ряд ученых и экспериментаторов доказывают, что в от-
173
носительном движении искажениям подвергаются не
только сигналы, несущие информацию, но и силовые
поля, осуществляющие взаимодействия между телами.
Рассмотрим, например, движение воображаемого
светового паруса под действием давления света. Поло-
жим, для упрощения вопроса, что лучи света параллель-
ны, а поверхность паруса перпендикулярна лучам.
Под действием давления света парус будет с некоторым
ускорением увеличивать скорость и удаляться от источ-
ника света, а скорость фотонов относительно паруса
начнет уменьшаться. По мере возрастания скорости па-
руса давление света будет уменьшаться. И наконец, при
движении паруса со скоростью света скорость фотонов
относительно паруса будет равна нулю, давление света
исчезнет и дальнейшее нарастание скорости паруса
прекратится. Следовательно, быстрее света парус дви-
гаться не сможет, но не от того, что якобы возросла его
масса, а вследствие прекращения давления света. Ана-
логичная картина наблюдается и с парусами, движу-
щимися в воздухе под давлением ветра: быстрее ветра
парус двигаться не может.
Однако, когда рассматривают движение какой-нибудь
частицы, разгоняемой в ускорителе электромагнитным
полем, то установившаяся точка зрения основана на том,
что разогнать такую частицу до скорости света невоз-
можно, потому что при этом масса ее возрастает до
бесконечности. Подобное мнение ошибочно, так как оно
не учитывает особенностей изменения взаимодействия в
относительном движении. Суть рассматриваемого в
ускорителе процесса сводится к тому, что сила, которая
действует на частицу, разгоняя ее, уменьшается по мере
того, как скорость частицы увеличивается, приближаясь
к скорости поля. Именно поэтому снижается нарастание
ее скорости, а не потому, что у частицы возрастает ее
масса. В пределе, когда скорость частицы достигнет
скорости поля, движущая частицу сила станет равной
нулю и скорость частицы перестанет возрастать, так как
174
je будет больше сил, разгоняющих частицу. Масса же
1астицы остается неизменной *.
Философ. Итак, вполне логично заключить, что в фи-
зических взаимодействиях частиц, тел и различных ма-
териальных объектов релятивистские эффекты возникают
$е у масс (они подчиняются закону сохранения веще-
ства), а у сил, действующих м,ежду ними.
Естествоиспытатель. Да, я пришел к такому выводу
совместно с исследователем В. С. Колосковым. В изве-
стном уравнении динамики Ньютона (F —та, где а —
ускорение) сила F меняется в зависимости от скорости
ir относительного движения (F = f(V)), а масса m оста-
ется неизменной. В частном случае, когда производится
эазгон частиц в ускорителе, релятивистская сила
F = г0 I — , где Fo — сила при неподвижной ча-
стице (v = 0); с — скорость распространения электромаг-
нитного поля. Понятие о релятивистской силе может быть
трименено к различным видам физических взаимодей-
ствий — механических (для упругих тел, гидро- и аэро-
динамики), электромагнитных и гравитационных.
Философ. «Релятивистская сила» — понятие, как мне
представляется, новое. Ведь до сих пор физической
природой сил, как правило, пренебрегали. Не в этом ли
кроется причина многих бед в физике, приводящих к
непреодолимым препятствиям при выяснении сущности
многих явлений природы?
Естествоиспытатель. В какой-то мере — да. Поль-
зуясь понятием релятивистской силы, исследователь
Е. Ф. Томилин весьма убедительно показал, что элект-
* Что касается быстрых мезонов, длина траекторий которых
превосходит путь, который они могли бы пройти со скоростью све-
га за время своего существования, то это скорее свидетельствует
э том, чго они движутся со скоростью большей, нежели скорость
света, а не о «замедлении» собственного времени. Подробнее см.:
Денисов А. А. Информационные основы управления. Л., 1983,
с 68—70.
I75
ростатическое поле, возникающее между двумя телами,
заряженными электричеством, при относительном дви-
жении этих тел превращается в магнитное (за счет ре-
лятивистского эффекта изменения сил взаимодействия),
Философ. Можно ли подобные подходы применить к
изучению природы гравитационных полей?
Естествоиспытатель. Да, такая попытка мною совме-
стно с Колосковым В. С. была сделана. Суть ее заклю-
чалась в следующем: при рассмотрении сил взаимодей-
ствия элементарных частиц (электронов, протонов и др.)
в атомах, из которых состоят тела, были учтены реля-
тивистские эффекты сил взаимного электромагнитного
притяжения и отталкивания. Поскольку скорости дви-
жения протонов и электронов существенно отличаются
друг от друга (за счет различия их масс), то и реляти-
вистские силы взаимодействия между ними (рассматри-
вается полная комбинация взаимодействия всех частиц,
входящих в состав атома) также изменяются в значи-
тельных пределах. Суммируя всю совокупность этих сил
в объеме одного атома, а затем и для массы всего
тела, получаем поразительный результат.
Философ. Какой же может быть результат, если сум-
мы положительно и отрицательно заряженных частиц в
атомах одинаковы, а в целом масса тела нейтральна
(не заряжена) ?
Естествоиспытатель. Именно так и думали до этого,
поскольку не учитывались релятивистские изменения
сил взаимодействия электрических зарядов. Выполнен-
ный нами подсчет результирующего эффекта показал,
что в атомах и в объеме всего тела возникает остаточ-
ная результирующая сила, обладающая притяжением.
Величина этой силы близка (в пределах точности расче-
тов) к величине силы гравитационного притяжения.
Философ. Если всякое тело обладает избыточной реля-
тивистской силой электромагнитного взаимодействия, вы-
зывающей эффект притяжения, то все тела должны при-
тягиваться, но это же и есть сила всемирного тяготения!
176
СВЕТ В УЗДЕ ГРАВИТАЦИИ
Естествоиспытатель. Одним из характерных противо-
речий научно-технического прогресса является то, что
по мере создания и использования новейших средств ис-
следования природы, углубления и расширения областей
проникновения в звездные дали и материальный мир
космического пространства количество загадок и нераз-
решенных проблем непрерывно увеличивается. Уже мно-
гие годы наблюдения звездного мира преподносят нам
очередные чудеса, такие, как «красное смещение» света,
идущего от звезд; «светящиеся мосты галактики»;
«сверхзвезды» и др. странные явления, обнаруженные
с помощью сверхмощных телескопов и других новейших
средств измерения астрономической и космической тех-
ники. Несмотря на рекламируемые достижения в области
теоретической физики, прикладной астрономии и других
областей науки, ни одно из обнаруженных загадочных
явлений природы не нашло достаточно убедительного
объяснения. Наоборот, как уже было неоднократно в
истории науки, в ответ на запросы и потребности обще-
ства некоторые «активные» ученые предложили целую
коллекцию гипотез и «теорий», которые якобы объясня-
ли все эти чудеса. В основе этих гипотез часто исполь-
зуются сверхъестественные предположения, такие, как
существование якобы сил отталкивания между звездами
и галактиками (вместо сил гравитационного притяже-
ния), возникновение Метагалактики из нулевой точки в
результате Большого взрыва и др.
Философ. В чем же причина появления таких взгля-
дов на физические явления звездного мира и можно ли
объяснить их с материалистических позиций?
Естествоиспытатель. Исторический опыт развития на-
уки показывает, что причиной роста количества загадок
и необъяснимых чудес в явлениях природы является ре-
зультатом неверных и несистемных подходов к исследо-
ваниям физических процессов и ошибочных постулатов
177
и гипотез, противоречащих основам материалистического
понимания мира и диалектике. Чтобы не заблудиться в
этом лабиринте чудес звездного мира, о которых мы
узнаем с помощью потоков света, идущих от далеких
звезд и галактик, необходимо, как говорят нам древне,
греческие предания, иметь чудодейственную нить Ариад,
ны. В качестве такой нити может служить системный
подход к изучению физических явлений, основанный на
материальном представлении о природе физических по-
лей и потоков света, релятивистском взаимодействии тел
и частиц, а также на использовании проверенных на
практике классических законов механики и физики.
Философ. Имея такой арсенал средств и подходов,
можно было бы рассмотреть те загадки природы, кото-
рые связаны с гравитационным взаимодействием небес-
ных тел и потоков света, идущих от них. Ведь именно
свет приносит нам наибольшую информацию о загадоч-
ных явлениях звездного мира.
Естествоиспытатель. Намечаемая область исследова-
ния вполне актуальна и затрагивает множество трудно
объяснимых физических явлений. Поэтому, чтобы при-
обрести некоторый опыт и убежденность в справедли-
вости наших подходов, рассмотрим простейшую на пер-
вый взгляд, проблему: как излучается свет нашей
Землей и что видит, кроме этого, космический наблю-
датель.
Все мы без исключения являемся пленниками грави-
тационного тяготения, которое прижимает нас к земной
поверхности. Всякое материальное тело, брошенное с не-
которой начальной скоростью вверх, обязательно воз-
вращается назад, кроме случаев, когда этим телам
сообщаются космические скорости — первая, вторая
или третья.
Что же происходит со светом, отраженным или излу-
чаемым источниками, находящимися на земной поверх-
ности при направленности излучения вверх в окружаю-
щую атмосферу и космическое пространство? Не затра-
178
гйВая спектральных характеристик таких излучений, за-
метим, что по мере удаления от поверхности Земли по-
токи света вынуждены преодолевать гравитационное тя-
готение.
В дальнейшем фотон движется, преодолевая силу
тяготения Земли и затрачивая на это определенную
работу. Вследствие этого запас энергии фотона умень-
шается, что приводит к уменьшению его частоты, кото-
рая воспринимается наблюдателем или измерительным
устройством (частотомером) в виде красного смещения
спектра света. Зная характер изменения гравитационно-
го поля с высотой, можно определить и закономерность
нарастания красного смещения. Так, например,
поток света, преодолевший расстояние от зем-
ной поверхности до 6300 км, уменьшает часто-
ту колебаний (красное смещение) на величину zlv =
=3,46 • 10-I0v, а при удалении на бесконечно большое
расстояние — до 6,5 • 10~10v. Если взять в качестве при-
мера монохроматическое излучение с длиной волны
0,570* 10“3 см (зеленый спектр), то его частота умень-
шится на 34 • 103 в сек. Следовательно, несмотря на от-
носительно малую величину красного смещения спектра,
его можно обнаружить экспериментально.
Философ. Вы трактуете эффект красного смещения
потока света как результат уменьшения скорости света,
вызванного тормозящим действием сил тяготения. Одна-
ко наблюдать подобные световые эффекты на большом
удалении от Земли можно только с помощью космиче-
ских летательных аппаратов. А что наблюдаем мы, так
сказать, не сходя с места, анализируя изменения спект-
ра излучения Солнца, воспринимаемые на Земле?
Естествоиспытатель. Солнце обладает мощным полем
тяготения, и эффекты красного смещения могут быть
более значительными. На поверхности Солнца гравита-
ционное ускорение равно 2,738* 104 см *с-2, то есть в
27,9 раза более земного. Если учесть, что радиус Солнца
равен 6,955* 1О10 см, при удалении от Солнца на расстоя-
179
ние 149,5 млн. км первоначальная частота света умень-
шится на величину 2,1 • 10~6. Следовательно, наблюда.
тель на Земле обнаружит красное смещение в спектр^
излучения Солнца, соответствующее указанной вели-
чине.
Философ. Вы получили красное смещение расчетным
теоретическим путем на основе определения эффекта
торможения фотона полем тяготения Солнца. Но обна-
руживается ли оно при экспериментальном наблюдении
солнечного излучения?
Естествоиспытатель. Да, это полностью подтверж-
дается практикой. Так, например, измерения, выполнен-
ные Д. М. Кулиевым в Астрономической обсерватории
Ленинградского университета, показали, что вследствие
сил тяготения Солнца красное смещение в области сол-
нечного спектра с длиной волны 5000 А составляет
2 * 10~6 первоначальной частоты. Эти измерения под-
тверждают высокую точность приведенных выше рас-
четов.
Философ. Что же происходит с потоками света, про-
ходящими от одного небесного тела к другому?
Естествоиспытатель. Прохождение света между дву-
мя небесными телами имеет некоторую особенность: си-
ла тяготения тела, излучающего свет, уменьшает кине-
тическую энергию светового потока и вызывает красное
смещение в спектре излучений, а сила тяготения тела,
на котором находится приемник света (наблюдатель),
увеличивает кинетическую энергию потока света и вы-
зывает обратный эффект, то есть голубое смещение
спектра излучений. Можно подсчитать, что при движении
потока света от Солнца до поверхности Земли земное
поле тяготения уменьшает красное смещение спектра
излучений Солнца только на 0,038 процента, то есть
весьма несущественно.
Философ. В самом деле, рассматриваемый подход к
изучению особенностей света в полях тяготения небес-
180
Hbix тел достаточно нагляден и может быть проверен
экспериментально. В данной связи было бы интересно
рассмотреть некоторые загадки звездного мира, связан-
ные с проблемами гравитации и света.
КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ СПЕКТРОВ
Естествоиспытатель. Рассмотрим в первую очередь
загадки наблюдаемого в спектрах звезд и галактик
красного смещения. Дело в том, что при оценке свойств
небесных тел с большим красным смещением полагают,
что причиной красного смещения является доплеровский
эффект, вызванный скоростью удаления тела. Вслед-
ствие этого получают значительные скорости удаления
как отдельных небесных тел, так и галактик, соизмери-
мые со скоростью света. Происхождение такого разбе-
гания звезд и галактик невозможно объяснить без при-
влечения сверхъестественных сил отталкивания, якобы
существующих между телами. Однако в пределах Сол-
нечной системы и Галактики подобных сил отталкива-
ния не обнаружено.
Философ. Интересно, как же изменяются характери-
стики потоков света, излучаемых не отдельным телом,
а целой Галактикой?
Естествоиспытатель. Галактики представляют собой
грандиозные скопления звезд, связанных между собой
силами тяготения. Сложность геометрических форм га-
лактик и неоднородность распределения звездной мате-
рии делают невозможным точное определение сил тяготе-
ния как внутри, так и вне галактик. Поэтому для при-
ближенной оценки сил тяготения можно задаться
некоторыми упрощениями, например, представить га-
лактику в виде материального облака определенной
геометрической формы и заданным распределением
плотности звездного вещества. Так, например, для га-
лактик большой протяженности гравитационное красное
181
смещение частоты излучаемого света пропорционально
расстоянию от наблюдателя до галактики, а для галак,
тики малой протяженности — смещение частоты изме-
няется по нелинейному закону.
Измерение смещения в линиях спектров излучений
было произведено для нескольких сот галактических
туманностей. У 92% этих туманностей обнаружены
смещения линий спектра в красную сторону. Установле-
но, что красное смещение увеличивается по мере увели-
чения расстояний до галактических туманностей. В сред-
нем на каждый миллион световых лет происходит изме-
нение частоты света на 72000 от первоначальной
величины. Эта зависимость красного смещения спектра
от расстояния используется в астрономии для определе-
ния дальности от Земли до небесных светил. Однако,
учитывая нелинейную зависимость красного смещения
спектра от расстояния, следует весьма осторожно поль-
зоваться этим методом определения расстояний до звезд
и галактик.
Философ. Наблюдаемое в спектрах звезд и галактик
красное смещение обычно трактуется как результат эф-
фекта Доплера, возникающий при лучевых скоростях.
В соответствии с этим небесные тела удаляются от нас
со скоростями порядка нескольких десятков километров
в секунду, редко 100—150 км/с. У далеких галактик лу-
чевые скорости измеряются сотнями и тысячами кило-
метров в секунду. Поскольку смещение спектра проис-
ходит в красную сторону, то это приводит к неожидан-
ному выводу, что почти все галактики удаляются от
Земли. Но наша Земля и даже галактика в целом —
это ничем не примечательные точки в бесконечной Все-
ленной. Почему галактики должны разлетаться от нашей
Земли во все стороны, точно осколки разорвавшегося
снаряда — не ясно. Существуют различные объясненг <
данного явления. В «катастрофической теории» — oi
уже неоднократно упоминалась — причиной расшир
ния Вселенной считается первоначальный Больше
182
в3рыв, происшедший 10—20 миллиардов лет назад*,
утверждается, что до этого весь материальный мир был
«стянут» в одну точку с радиусом равным или близким
к нулю.
Существуют и другие объяснения. В альтернативной
теории Фреда Хойла (Англия) и Джайанта Нарликара
(Индия) никакого Большого взрыва нулевой сингуляр-
ной точки не было и в помине, Вселенная не расширяет-
ся, а красное смещение объясняется зависимостью мас-
сы элементарных частиц от времени: другими словами,
в прошлом их массы были меньше. Этим же объясняет-
ся и «реликтовое излучение»**, о котором речь пойдет
дальше.
Ханнес Альвен (Швеция) считает, что источником
энергии, приводящей к расширению Метагалактики,
является аннигиляция (исчезновение) вещества.
При этом разбегание галактик не может быть вызвано
взрывом — ни Большим, ни каким-либо другим. «Такое
утверждение неверно, так как в модели Фридмана от-
сутствуют градиенты давления. На самом деле высокие
скорости в этой теории постулируются, а при попытках
их объяснения приписываются наличию сверхъестествен-
ных сил, характерных для идеи творения мира из ни-
чего» ***.
Академик В. А. Амбарцумян также высказывает
скептическое отношение к возможности развития Все-
ленной из одной точки. В свое время академиком
А. А. Белопольским была предложена гипотеза «старе-
ния» света, согласно которой фотон теряет часть своей
энергии при движении в пространстве. Причиной «ста-
* См , напр.: Вайнберг С. Первые три минуты: Современный
взгляд па происхождение Вселенной. М., 1981; Сил к Дж. Боль-
шой взрыв. М., 1982; Новиков И. Д. Как взорвалась Вселен-
ная. — «Природа», 1988, № 1.
** См : Нарликар Дж. Неистовая Вселенная. М., 1985,
с. 210—212.
*** Альвен X. Космическая плазма. М., 1983, с. 195,
183
рения» полагают столкновения фотонов с микрочастица-
ми, имеющимися в космосе. Однако эта гипотеза встре-
чается с противоречиями: при столкновении фотона с
микрочастицами должно произойти размывание изобра-
жений галактик, что, однако, не наблюдается на практи-
ке. Следует заметить, что гипотеза «старения» света
является, по существу, единственной теорией, которая
положила в основу энергетические процессы, возникаю-
щие при движении фотонов.
Естествоиспытатель. По моему мнению, основньг н
причинами изменения частоты света являются изме
ния кинетической энергии фотона в процессе его Д1
жения, вызванные лучевой скоростью и гравитациош
ми полями. Основная доля красного смещения вызывает-
ся силами тяготения галактик, излучающих свет, и дру-
гих небесных тел, оказывающих влияние на прохождение
света. Поскольку галактики можно рассматривать как
единые тела, обладающие огромными массами, то грави-
тационное смещение частоты света может достигать
значительно больших величин, чем у одиночных звезд.
Так, например, для того, чтобы галактика вызвала
красное смещение, соответствующее лучевой скорости
удаления порядка 140 000 км/с на расстоянии, значитель-
но превосходящем ее размеры, необходимо выполнить
условие, чтобы доля красного гравитационного смеще-
ния спектра составляла 0,466 от первоначальной частоты
излучения. Если задаться массой галактики, такой же,
как и наша Галактика, то есть М= 16- 1043 г, то радиус
ядра галактики должен быть равен около 0,016 парсека
(радиус ядра Галактики около 600 парсеков). Плотность
вещества галактики при этих условиях составляет
6 • 10-6 г/см3. Если учесть, что плотность Солнца состав-
ляет 1,41 г/см3, то требования к плотности вещества
галактики не являются чрезмерными.
Силы тяготения у всех небесных тел, больших и ма-
лых, вызывают торможение излучаемых ими потоков
света. Вследствие этого свет, совершая некоторую работу
184
по преодолению тяготения, теряет часть своей первона*
чальной кинетической энергии (в момент излучения она
равна Vsmc2, а энергия вращательного движения фотонов
не расходуется в поле тяготения) и вследствие этого
движется к наблюдателю с меньшей скоростью. Эффект
гравитационного уменьшения скорости обнаруживается
наблюдателем по эффекту Доплера.
Философ. Но уменьшение скорости света, идущего к
наблюдателю от излучающего тела, обычно вызывает
красное смещение спектров. Значит, все видимые небес-
ные тела, в большей или меньшей степени, должны в
своих спектрах излучений иметь красное смещение?
Fстествоиспытатель. Да, это всеобщее свойство не-
бесных тел; гравитационное красное смещение можно
обнаружить у всех излучающих небесных тел. Этот эф-
фект может быть использован не только для объяснения
многих «чудес», но и для практических целей, напри-
мер, при определении расстояний до небесньй тел, их
размеров и плотности вещества.
Философ. Что можно сказать о Солнечной системе?
Каковы особенности красного смещения здесь?
Естествоиспытатель. Солнечная система находится
на значительном расстоянии от ядра Галактики, поэтому
ускоряющее действие поля тяготения Земли и Солнца
на фотоны пренебрежимо мало (имеется в виду голубое
смещение спектра), вследствие чего мы наблюдаем пре-
имущественно красное смещение, вызванное полями тя-
ютения излучающих звезд и галактик.
Отметим, что многочисленные опыты со светом, про-
деланные в земных условиях, а также наблюдаемые
явления в космическом пространстве полностью под-
тверждают материальную природу света. Все сложные
явления и загадки в земных условиях и в космосе могут
быть объяснены энергетическими процессами, происхо-
дящими при излучении и движении фотона.
Влияние сил тяготения на энергию фотона дало воз-
можность определить закономерности красного смещения
185
в звездном мире и объяснить многие загадки, в том
числе красного смещения, светящихся мостов галактщ^
и сверхзвезд. Поскольку эти выводы хорошо согласуют,
ся с экспериментами, то вытекающие из них следствия
необходимо будет учесть в физике света, в астрофизике
и прикладных науках.
ПРИРОДА «ЧЕРНЫХ ДЫР»
Философ. Какие загадки еще можно объяснить на
основе предложенной теории?
Естествоиспытатель. Давайте обсудим одну из наи-
более сенсационных гипотез — о возможности суще-
ствования «черных дыр». По поводу этих «дыр» суще-
ствуют разнообразные мнения, носящие в основном
фантастический характер. Предлагаются, например, та-
кие гипотезы, как образование «черных дыр» в результа-
те «гравитационного коллапса», то есть внезапного сжа-
тия небесного тела, в «черных дырах» допускается за-
медление хода времени вплоть до его полной оста-
новки и т. п. Ни одна из подобных гипотез не раскрыла
истинной природы этого явления.
Философ. Да, вопреки всякому здравому смыслу нас
вдруг начинают уверять в возможности такой ситуации,
когда при сближении с «черной дырой» человек начи-
нает вытягиваться в бесконечную нить (заметьте, в гра-
ницах пространственно-конечной «черной дыры»), а вре-
мя в данных условиях может полностью остановиться
(такие «факты» фигурируют в многочисленных отече-
ственных* и зарубежных изданиях).
К счастью, апокалипсический кошмар «черной дыры»
существует лишь в фантазии теоретика да на кончике
его ручки. Ни в гипотетической «черной дыре», ни вокруг
нее физические и другие материальные процессы не
* См., напр.: Грибанов Д. П. Философские основания теории
относительности, М., 1982, с. 194,.
186
Рис. 5.1
останавливаются, а значит, не останавливается течение
времени, выражающее длительность данных процессов.
Материя без движения, равно как вне пространства и
времени, — бессмыслица.
Естествоиспытатель. Можно ли представить небесное
тело, обладающее свойствами «черной дыры»? Основы-
ваясь на рассмотренном выше подходе, можно построить
модель такого объекта, определить его физические па-
раметры и характер наблюдаемых процессов. Для того,
чтобы раскаленное небесное тело, излучающее потоки
света, было невидимым для внешнего наблюдателя, уда-
ленного на некоторое расстояние от этого тела, требует-
ся обеспечить определенное физическое условие: грави-
тационное поле небесного тела должно быть такой ин-
187
тенсивности, чтобы свет от него распространялся тольк0
на некоторое расстояние и возвращался обратно под воз,
действием сил тяготения этого небесного тела. При этом
кинетическая энергия потока света полностью затрачи-
валась на преодоление сил тяготения, а первоначальная
скорость излучения света уменьшалась до нуля. Подоб-
ную ситуацию можно представить следующим образом
(рис. 5.1): небесное тело с массой М и радиусом Ro из-
лучает во все стороны потоки света с начальной ско-
ростью Сс и частотой vo. По мере удаления фотона от
поверхности небесного тела его скорость С = Со—V
уменьшается на величину V, обусловленную потерей
кинетической энергии поступательного движения на пре-
одоление силы тяготения (энергия вращательного дви-
жения фотона Е вр^/^тСо2 сохраняется неизменной).
Когда остаточная энергия фотона ЕОСТ1=1/2ш(С0—V)2 +
+ Евр будет доведена до минимума, его скорость относи-
тельно поверхности небесного тела будет равна нулю
(при V = Со, Еост = Евр = ^тСо2). При этом фотон
удалится от небесного тела на расстояние R, что и будет
определять собой радиус сферы видимости этого тела.
Вне этой сферы излучающее тело будет невидимо для
внешнего наблюдателя. Поток света, достигший границ
сферы видимости, будет возвращаться назад и у поверх-
ности небесного тела вновь приобретет скорость Со (со-
противлением окружающей среды в данном опыте пре-
небрегаем). Поскольку наблюдатель, находящийся вне
этой сферы, излучения небесного тела не увидит, то оно
будет представляться как «черная дыра». Если же при-
емник излучения поместить у поверхности небесного тела,
то он обнаружит излучения с частотой v0, идущие снизу,
и такие же излучения — ниспадающие с верхней полу-
сферы (за счет потоков света, возвращающихся назад).
При этом никаких эффектов, обусловленных «остановкой
хода времени», не должно быть.
Философ. Какие же параметры должно иметь небес-
ное тело, чтобы вызвать эффект «черной дыры»?
188
Естествоиспытатель. Для того, чтобы представить
размеры такого гипотетического тела, предположим, что
еГо средняя плотность равна плотности вещества Земли
(о = 5,5 гсм~~3), гравитационная постоянная одинакова
для всей Вселенной (f = 6,67 • Ю-^м^г""1^"2). Тогда для
условия R = о© получим R0 = 242 млн. км. Очевидно,
столь большое тело можно охватить только орбитой, по
которой движется планета Марс. Но в природе суще-
ствуют небесные тела с очень большой плотностью ве-
щества. Так, например, Белый карлик А. С. 70 8247 имеет
плотность 36 106 гсм~3, звезда Наанена — 4* 105 гсм~3,
а спутник Сириуса — 4 • 104 гем-3. Если предположить,
что наше гипотетическое тело обладает такой же плот-
ностью, как и упомянутый выше Белый карлик, то пол-
ное поглощение света на расстоянии 150 млн. км от него
произойдет при радиусе такого тела всего 94 000 км, то
есть в 13,5 раза меньше радиуса Солнца.
Вообразим, что такое тело оказалось бы в центре
Солнечной системы вместо Солнца. Несмотря на то,
что оно было бы так же раскалено, как и Солнце, до
Земли не доходили бы его лучи и такое светило было
бы невидимым. Из этих примеров следует, что в Мета-
галактике весьма вероятно существование подобных не-
бесных тел, у которых силы тяготения почти полностью
поглощают излучаемый свет.
СТРАННЫЕ МОСТЫ ГАЛАКТИК
Философ. Хотелось бы затронуть и некоторые другие
загадки звездного мира. Астрономом Ф. Цвикки было
обнаружено, что некоторые галактики соединены между
собой слабо светящимися жгутами материи, которые
были им названы «мостами». Казалось бы, что две или
три галактики, соединенные между собой светлыми мос-
тами, должны двигаться вместе и иметь одинаковую
скорость. Однако измерение лучевых скоростей по сме-
189
щению спектров излучений показало, что соединенные
между собой галактики движутся с разными лучевыми
скоростями: разность в скоростях достигает до 250 км/с
и более. Это удивительное явление долгое время не на-
ходило объяснений. В настоящее время загадка светя-
щихся мостов объясняется тем, что якобы в мире галак-
тик действуют силы отталкивания негравитационного
происхождения. Эти силы отталкивания огромны, и их
действие приводит к разбеганию галактик.
Вполне очевидно, что поскольку наша Галактика ни-
чем не отличается по характеру действия сил от других
галактик, то можно полагать действие подобных огром-
ных сил отталкивания и в пределах Солнечной системы.
Однако ни в пределах Солнечной системы, ни у ближай-
ших галактик никаких сил отталкивания негравитацион-
ной природы не обнаружено. Наоборот, все движение не-
бесных тел подчиняется только силам тяготения. По-ви-
димому, привлечение каких-то необъяснимых сил для
обоснования видимых явлений космоса не соответствует
истине, а является только простейшим выходом из по
ложения.
Естествоиспытатель. Загадка светящихся мостов яв-
ляется блестящей иллюстрацией влияния сил тяготения
на свет. По нашему мнению, различное красное смеще-
ние у галактик, связанных между собой мостами, вы-
звано силами тяготения.
Действительно, каждая галактика имеет свой размер,
плотность и массу, что влияет на характер излучения
света этими галактиками. Расход энергии фотонами
света у различных галактик должен отличаться друг
от друга. У галактики с большей плотностью и массой
красное смещение потока света будет больше, чем у га-
лактики с меньшей массой и плотностью. Если галакти-
ки мало отличаются друг от друга, то разница в смеще-
ниях их спектров должна быть не велика. Поскольку
одинаковых галактик не существует, то разность крас-
ных смещений должна быть обязательно. Если красное
190
смещение трактовать как доплеровский эффект, вы-'
званный удалением галактик относительно наблюдате-
ля, то это не может соответствовать действительности,
поскольку необъяснимо, почему это все галактики уда-
ляются от Земли, да еще с разными скоростями. Если
я<е считать, что красное смещение вызвано силами тя-
готения, то для нашего материального мира это являет-
ся правилом, потому что всем небесным телам прису-
щи силы тяготения. По всей видимости, галактики, со-
единенные мостами, движутся как единые системы, а не
разбегаются.
Явление светящихся мостов может быть использова-
но в научных целях, например, для определения отно-
сительной величины массы, плотности или размеров со-
единенных между собой галактик. Сами светящиеся
мосты вследствие меньшей массы вещества, заключен-
ного в них, должны иметь меньшее гравитационное
красное смещение излучаемых потоков света, чем со-
единяемые ими галактики. По-видимому, мосты вместе
с галактиками образуют единые движущиеся системы.
Это не означает, что галактики не движутся относи-
тельно друг друга. Наоборот, это движение обязатель-
но существует, но оно вызывается силами тяготения,
а не мифическими силами отталкивания.
СВЕРХЗВЕЗДЫ
Философ. Радиоастрономия позволила обнаружить
новые гигантские звездные системы, отличающиеся мощ-
ным излучением в длинноволновом спектре. Некоторые
из них отличаются значительным красным смещением,
которое встречается только у больших галактик. Однако
наблюдения с помощью оптических телескопов показы-
вают, что эти звездные образования невелики по раз-
мерам и не являются галактиками. Если верить эффек-
ту Доплера, сверхзвезда 3C-273 в созвездии Волос Ве-
191
роники удаляется от нас со скоростью 50 000 км/с.
а объект ЭС-196 — со скоростью более 200 000 км/с.
При объяснении свойств сверхзвезд полагают, что
они действительно удаляются от нас с такими «сверх-
скоростями», а также считают расстояние до этих объ-
ектов на основании «закона» пропорциональности крас-
ного смещения расстоянию. Исходя из этого, упомяну-
тые объекты должны быть удалены от нас на расстоя-
нии соответственно на 1,5 и 12 млрд, световых лет. Уди-
вительным является то, что, несмотря на огромные рас-
стояния, эти «звездочки» можно уверенно наблюдать:
они излучают огромное количество света, в десятки раз
большее, чем самые большие галактики. Кроме того,
сверхзвезды меняют свою яркость в течение короткого
времени, что может быть только у одиночных звезд.
И в то же время предполагаемые размеры таких одиноч-
ных звезд не должны превосходить по крайней мере
100 солнечных масс, так как больших по размерам
звезд в природе не существует.
Естествоиспытатель. Объяснение этим странным яв-
лениям и противоречиям можно найти, учитывая, что
существует гравитационное красное смещение световых
излучений звезд. Наличие огромного красного смещения
при малых размерах самих звезд говорит о том, что
плотности вещества этих звезд должны быть очень ве-
лики. Но расстояния до сверхзвезд не так велики, как
это следует из «закона» пропорциональности красного
смещения расстоянию. Если обратиться к расчетам
красного гравитационного смещения для одиночной
звезды, то можно установить, что оно не пропорцио-
нально расстоянию. На рис. 5.2 показан график измене-
ния красного смещения в зависимости от расстояния.
Замечаем, что при малых расстояниях эта зависимость
действительно близка к линейной, а затем она прихо-
дит к определенному пределу, не зависящему от даль-
ности звезды.
Исходя из этого, можно утверждать, что расстояния
192
Рис. 5.2
до сверхзвезд вычислены неправильно: эти расстояния
значительно меньше тех, которые получаются на основе
«закона» пропорциональности красного смещения рас-
стоянию. Именно этим и объясняется тот факт, что
сравнительно малые по размерам сверхзвезды об-
ладают таким мощным излучением — они находятся
от нас значительно ближе, чем это предполагается. Сле-
довательно, загадка сверхзвезд вполне объяснима и из
этого явления можно сделать вывод, что «закон» про-
порциональности красного смещения расстоянию не
может быть применен для больших расстояний. Следо-
вательно, пользоваться этим законом для определения
расстояний до удаленных галактик и звезд не рекомен-
7 В Демин, В. Селезнев
193
дуется, а все вычисленные ранее расстояния до подоб-
ных объектов следует критически пересмотреть.
ГДЕ ВЫ, СКРЫТЫЕ МАССЫ?
Философ. Существует еще одна проблема — так на-
зываемая проблема «скрытой массы».
Новейшая астрофизика, исходя из оконеченных мо-
делей Вселенной, рассчитала не только ее конечный
объем, но и конечную массу (которая, как мы уже ви-
дели, в свое время возникла из ничего, из нулевой точ-
ки). Между тем элементарная логика подсказывает:
бесконечная Вселенная должна иметь бесконечную мас-
су. Тем не менее одна псевдопроблема немедленно поро-
дила другую — псевдопроблему «скрытой массы».
Суть ее кратко заключается в том, что расчетное ко
личество массы Вселенной не соответствует наблюда
тельным, измерительным и экспериментальным данным,
Из этого был сделан вывод, что подавляющая часть ве-
щества скрыта от наблюдения (согласно релятивист-
ским расчетам наблюдению доступны лишь до 10 пре
центов от всей массы Вселенной). И пошли разного ро-
да гипотезы и гадания, что же из себя представляет
«скрытая масса», или невидимое вещество Вселенной.
Естествоиспытатель. Причиной для «всплесков» идей
по поводу «скрытых масс» галактик* явились наблюде-
ния вращательного движения некоторых галактик. Бы-
ло обнаружено, что внешние рукава галактик (компо-
ненты или части галактик) вращаются вокруг центра
галактики быстрее, чем можно было бы ожидать, рас-
считывая скорость их вращения на основании законов
Ньютона.
Действительно, согласно законам небесной механи-
* См.: Новиков И. Д. Черные дыры и Вселенная. М., 1985;
Эй на сто Я. Э., Яанисте Я. А. Сказание о «скрытой массе».—
В кн.: Будущее науки, вып. 19. М., 1986.
194
Рис. 5.3
ки орбитальная скорость частей галактики, удаленных
от центра ее массы, должна была бы уменьшаться об-
ратно пропорционально корню квадратному из расстоя-
ния от них до центра вращения. Наблюдения же пока-
зали, что орбитальные скорости вращения различных
частей галактик остаются примерно постоянными, даже
при расстояниях, превышающих 30 килопарсек от ядра
галактики.
Не находя какого-либо разумного объяснения этой
загадки природы, некоторые исследователи пришли к за-
ключению, что большая часть массы такой галактики
распределена снаружи ее светящейся части, образуя
огромную сферу из темного вещества (см. рис. 5.3),
внутри которой и находится видимая нами галактика.
7*
195
(При этом не объясняется, как можно увидеть светящу,
юся галактику, если она окружена большой непрозрач-
ной сферой из темного вещества.)
Философ. На основе такого предположения создают-
ся различные гипотезы и идеи, позволяющие якобы
объяснить возникновение «скрытой массы». Некоторые
идеи* основаны на том, что «скрытые массы» образо-
вались в результате резкого нарушения симметрии Все-
ленной за счет чрезвычайно быстрого ее «раздувания»
(она будто бы расширилась и выросла более чем на
28 порядков величины за время менее 10-30 секунд!).
Не менее «оригинальными» являются идеи, основанные
на том, что «скрытые массы» образованы различными ви-
дами «экзотических» веществ, в том числе состоящих
из нейтрино (частиц с массой порядка 0,0001 массы
электрона), или новой очень легкой частицы — аксона
(определена из теоретических предпосылок), или из
«космических струн» (это якобы протяженные «тополо-
гические дефекты», возникающие при нарушении сим-
метрии в ранней Вселенной!) и т. п.
Как же можно объяснить этот феномен природы, ис-
ходя из известных законов природы?
Естествоиспытатель. Для объяснения подобных чу-
дес Вселенной надо в первую очередь обратиться к клас-
сической механике. Как известно, в этой науке при ра-
счете гравитационных взаимодействий небесных тел
размерами тела пренебрегают, а всю массу тела заме-
няют эквивалентной массой материальной точки; взаи-
модействие между материальными точками определяют
по известной ньютоновской формуле всемирного тяготе-
ния. Такое допущение оказалось вполне приемлемым
для изучения динамики движения планет и спутников
Солнечной системы.
Для изучения же динамики движения галактик такое
упрощение в расчетах уже недопустимо, так как их
* Краус Л. М. Невидимое вещество во Вселенной. — «В ми-
ре науки», 1987, № 2, с. 30—42.
196
массы распределены в пределах огромного простран-
ства. Однако методический подход Ньютона и в этом
случае может остаться справедливым, если распреде-
ленную массу галактик представить в виде совокупно-
сти взаимодействующих точечных масс и к каждой из
них применять известный способ расчета сил гравита-
ции. Тогда сила взаимодействия какого-либо небесногб
тела с галактикой определяется как результирующий
вектор сил гравитационного притяжения этого тела
со всеми точечными массами, входящими в состав га-
лактики. Такой способ расчета динамики движения га-
лактик (да и любых систем небесных тел, включая и
Солнечную систему) позволяет обнаружить новые их
гравитационные свойства и объяснить секрет «скрытых
масс».
Философ. Можно ли хотя бы приближенно оценить
особенности распределения сил тяготения в пространстве
внутри и вне галактик, без привлечения «скрытых
масс»?
Естествоиспытатель. Конечно, решение такой задачи
связано с большими математическими трудностями, так
как для этого требуется знать закон распределения масс
отдельных небесных тел внутри объема галактики и их
расстояния до интересующей нас точки пространства,
где располагается наблюдатель. Однако для приближен-
ной оценки можно сделать ряд упрощений. Например,
определим центр масс всей галактики (точка О на
рис. 5.4а) и расстояние г от него до небесного тела
с массой то, на котором находится наблюдатель. Затем
плоскостью Ф, проходящей по радиус-вектору г, рассе-
чем галактику на равные по массе половины — А и В.
В каждой половине галактики определим центры их
масс (точки 01 и О2), которые находятся на расстоя-
нии И и Ь от центра масс О. Линии Oimo и 02то, со-
единяющие центры масс половинок галактики с небес-
ным телом то, повернуты относительно радиус-вектора г
на углы «1 и «2 соответственно. Вдоль этих линий дей-
197
Рис. 5.4 (а, б)
ствует на тело m0 силы тяготения Qi и Qa левой и пра-
вой частей галактики. Геометрическая сумма векторов
Qi и Qa этих сил образует результирующую силу Q тя-
готения галактики, действующую на тело то.
Сравним результирующую силу Q с силой Q *, кото-
рая получается, если галактику представлять в виде эк-
вивалентной материальной точки в центре масс (точ-
ка О, рис. 5.4 б). Величина силы Q* будет, согласно
закона Ньютона, пропорциональна произведению масс
Шо и М (масса всей галактики) и обратно пропорцио-
нальна квадрату расстояния г между ними. Нетрудно
подсчитать, что сила Q будет определяться величиной
силы Q *, умноженной на функцию косинуса угла а
в кубе.
198
Рис. 5.5
Такая зависимость означает, что по мере приближе-
ния небесного тела то к центру галактики сила грави-
тационного притяжения Q будет уменьшаться (угол а
стремится к 90°, а функция косинуса этого угла —
к нулю). В частном случае, когда тело то окажется
в центре галактики, результирующая сила тяготения,
действующая на это тело, будет равна нулю. Это можно
проверить и без каких-либо расчетов: тело то оказы-
вается удаленным на одинаковые расстояния от
масс mi, m2 и силы их тяготения Qi и Q2 уравновеши-
вают друг друга.
Орбитальная скорость движения V тела т0 вокруг
галактики также зависит от характера распределения
ее масс. Если обозначить V* скорость орбитального
199
* №VH
движения вокруг галактики, которая моделируется ма-
териальной точкой в центре масс О (рис. 5.4 б), то ве-
личина орбитальной скорости V при распределенной мас-
се галактики (рис. 5.4 а) будет отличаться от V* на
величину функции косинуса угла а в степени 3/з. Это
означает, что по мере приближения к центру галактики
орбитальная скорость движения тела т0 будет умень-
шаться.
При этом небесное тело, оказавшееся посредине меж-
ду двумя частями массы галактики пн, не воспринимает
какой-либо гравитационной силы от небесного тела с то-
чечной массой mo(Q = O) и может неподвижно сохранять
свое положение (V = 0) в этой точке пространства.
По мере удаления небесного тела то от центра галак-
г
тики (у ) растет, постепенно возрастает сила тяготе-
ния и орбитальная скорость (рис. 5.5). Такой характер
изменения сил тяготения и орбитальной скорости совер-
шенно не сходится с обычным представлением не-
бесной механики для небесных тел с точечными мас-
сами.
Рассмотренная модель распределенной галактики, со-
стоящей только из двух точечных масс mi (i = l; 2), яв-
ляется простейшей. Для более полного и точного пред-
ставления о гравитационных свойствах галактик следу-
ет взять много материальных точек (гщ , где i= 1, 2,
3, ..., п) и рассмотреть их суммарное силовое взаимо-
действие с точечным небесным телом то. При этом в
общем случае характер изменения гравитационного по-
ля будет аналогичен рассмотренной двухмассовой моде-
ли, хотя и будет охватывать все внутреннее и околога-
лактическое пространство равномерно.
Таким образом, орбитальные скорости небесного те-
ла, которое движется вблизи центра распределенной
г
массы галактики (у мало), будут значительно меньше,
чем если бы оно двигалось вокруг такой же сосредото-
200
7
Рис. 5.6
ценной массы. Именно этот эффект и был обнаружен
при наблюдении реальных галактик в звездном небе.
Поэтому этот эффект следует объяснять не существова-
нием в космическом пространстве какой-то «скрытой
массы», а как следствие ослабленных сил тяготения га-
лактик из-за того, что их массы рассредоточены в зна-
чительных пространственных объемах.
Кстати, заметим, что подобные эффекты можно на-
блюдать и в земных условиях. Если, например, разме-
стить два тела, каждое с массой m на некотором рас-
стоянии друг от друга (см, рис. 5.6), то наблюдатель
(или какое-то другое пробное тело), помещенный посе-
редине между этими двумя телами, не будет переме-
щаться под действием силы тяготения, поскольку она
201
будет уравновешена противоположно направленными си,
лами притяжения Q каждого из тел с массой ш. В этих
условиях наблюдатель, если он не знает обстановку
может сделать вывод о том, что этих масс вообще
существует. Или, наоборот, если он наблюдает за этими
телами, то может сделать вывод, что действие этих ви.
димых масс уравновешивается какими-то «скрытыми»
в окружающем пространстве массами.
Философ. Итак, проблема «скрытых масс» в звезд,
ном мире может быть объяснена на основе материали-
стического подхода, без привлечения экстравагантных
гипотез. По-видимому, подобный подход может уточнить
и некоторые «странности», наблюдаемые в земных усло-
виях и в Солнечной системе? В частности, как изменяет-
ся гравитационное поле Земли и Солнца, если учиты-
вать их распределенные массы, и как это отражается на
движении планет?
Естествоиспытатель. Рассмотренные выше гравита-
ционные эффекты распределения масс проявляются и
у небесных тел Солнечной системы. Возьмем в каче-
стве примера Землю. Прибор П, измеряющий силу тя-
готения на поверхности Земли (см. рис. 5.7), будет по-
казывать величину этой силы меньше, чем в случае со-
средоточения всей земной массы в ее центре. Объяс-
няется это тем, что распределенные массы, особенно
у верхних слоев Земли в окрестностях расположения
прибора, будут создавать силы тяготения Qi, направ-
ленные почти в горизонтальной плоскости и в противо-
положные стороны (составляющие Qx). Это означает,
что некоторая (и весьма значительная) часть (В на
рис. 5.7) массы Земли не проявляет себя в общем гра-
витационном потенциале. Эквивалентная часть земной
массы (А на рис. 5.7), создающая вертикальную силу
тяготения, имеет грушевидную, а не сферическую форму.
Философ. Как будет меняться гравитационное поле
Земли, если наблюдатель будет спускаться вплоть до
самого ее центра по воображаемому «колодцу»?
202
Рис. 5.7
Естествоиспытатель. Для изучения этого вопроса осу-
ществим вместе с читателем следующий мысленный эк-
сперимент. Предположим, что в толще Земли сделан
колодец глубиной до самого ее центра. При спуске
в такой колодец наблюдателя с прибором, измеряющим
силу тяготения Земли, обнаружим следующее: сила тя-
готения будет уменьшаться, а в центре Земли полно-
стью исчезнет (рис. 5.8). Это объясняется тем, что по
мере спуска внутрь Земли часть земной массы I, распо-
ложенной выше горизонтальной плоскости О]Х, проходя-
щей через центр масс чувствительного элемента прибо-
ра, будет создавать силу тяготения Qy* направленную
вверх, и тем самым уменьшать результирующую силу
Qy тяготения.
203
Рис. 5,8
Поскольку верхняя часть 1 земной массы создает
силу тяготения не вниз, а вверх, симметричная ей часть
2 массы Земли тем самым как бы исключается из тя-
готения. В результате этого гравитационное воздействие
на прибор оказывает только остаточная часть земной
массы (3 на рис. 5.8 а). Чем глубже опускается при-
бор, тем меньше остается доля активной (нескомпенси-
рованной) гравитационной массы Земли (рис. 5.8 б).
И наконец, в центре Земли силы тяготения ее масс,
расположенных во все стороны симметрично, будут пол-
ностью скомпенсированы. Если представить некоторый
свободный объем (лабораторию) шаровой формы в цент-
ре Земли, то помещенный в нее наблюдатель окажется
в условиях невесомости. При всяком смещении центра
масс наблюдателя относительно центра масс Земли он
204
Рис, 5,9
будет возвращаться к центру с некоторым ускорением,
вызванным действием весьма малой силы тяготения.
(В центре Земли будет состояние устойчивого равно-
весия.)
Философ, Можно ли форму этой удивительной гра-
витационной «груши» представить в аналитическом
виде?
Естествоиспытатель. Безусловно, можно (см. рис. 5.9).
Уравнение формы этой «груши» можно получить в ре-
зультате интегрирования всех элементарных сил тяготе-
ния, созданных материальными частицами шара 2 по
всему объему. Если рассечь объем шара плоскостью Оху,
проходящей через его центр О и центр масс наблюда-
теля (точка В), находящегося на расстоянии R от цент-
ра шара, то любая произвольная точка Ау на линии,
205
Рис, 5J0
образованной пересечением поверхности «груши» с пло-
скостью Dxy, будет определяться координатами х и у, i
значения которых приведены на рис. 5.9.
Функция ц показывает, насколько размеры попереч-
ных сечений «груши» меньше размеров соответствую-
щих сечений шара. В частности, при R = Ro и конкрет-
ных значениях х (x = Ro; 0,5 Ro; О; —0,5 Ro; —R) вели-
чина ц будет равна 0; 0,46; 0,7; 0,81; 0 соответственно.
Философ. Для практических целей, особенно для кос-
монавтики, очень важно знать закономерности распреде-
ления поля тяготения у поверхности Земли и в около-
земном космическом пространстве. Какие особенное! ’
в это распределение вносит учет распределенности ма^- .
сы Земли?
206
Естествоиспытатель. Если наблюдатель будет изме-
рять гравитационную силу в пространстве над поверх-
ностью Земли, то он обнаружит следующие эффекты.
По мере увеличения высоты влияние сил тяготения
распределенных масс (в первую очередь — боковых)
убывает, и наконец на значительном расстоянии (не-
сколько радиусов Земли) Землю можно рассматривать
уже как точечную массу (см. рис. 5.10). В частности,
при изучении параметров орбитального движения Лу-
ны относительно Земли гравитационная модель взаимо-
действия точечных масс небесных тел полностью «сра-
батывает». Однако при наблюдении орбит низколетя-
щих искусственных спутников Земли (высота 200—
500 км) обнаруживаются некоторые особенности (по-
является дополнительная прецессия перигея орбиты и
др.), которые обусловлены рассмотренным выше влия-
нием изменения гравитационного земного поля. Изучая
орбитальное движение планет вокруг Солнца, следует
учитывать влияние распределенности солнечной массы
на силу гравитационного взаимодействия с планетами,
расположенными вблизи Солнца. В частности, уменьше-
ние силы тяготения в окрестностях Солнца в первую
очередь сказывается на орбитальном движении Мерку-
рия и Венеры. Можно полагать, что именно по этой при-
чине перигелий (ближайшая к Солнцу точка эллипти-
ческой орбиты планеты) Меркурия поворачивается
с угловой скоростью около 43 угловых секунд за столе-
тие. Аналогичные эффекта наблюдаются и при движе-
нии спутников других планет Солнечной системы, если
их орбиты расположены на небольшой высоте (доли
или единицы радиусов планет). Из рассмотренного сле-
дует, что классическая механика далеко не исчерпала
своих возможностей, и она может объяснить много за-
гадочных явлений звездного мира без привлечения ка-
ких-либо «архиреволюционных» гипотез.
207
ДВИГАТЕЛЬ ВСЕЛЕННОЙ
Философ. В классической механике небесные тела,
притягиваясь взаимно с помощью гравитационных по-
лей, движутся под действием сил тяготения и инерции
по некоторым орбитам в космическом пространстве, ко-
торое отождествляется с пустотой. Однако эта идеаль-
ная картина Вселенной не согласуется с реальным со-
стоянием космического пространства. Установлено, чю
это пространство содержит рассеянные молекулы ве-
ществ, атомы, ионы, электроны, фотоны и другие части-
цы, а также и крупные тела — метеориты. Плотность
распределения этих частиц в пространстве неравномер-
ная, однако при движении больших небесных тел — га-
лактик, звезд и планет подобная запыленная среда мо-
жет оказывать сопротивление. Вследствие этого небес-
ные тела должны постепенно терять свою кинетическую
энергию и сближаться под действием сил тяготения.
Для Солнечной системы это означало бы, что с течени-
ем времени Луна, например, упала бы на Землю, а Зем-
ля и другие планеты — на Солнце.
Однако, несмотря на эти условия, небесные тела
в течение времени, исчисляемого миллиардами лет, со-
храняют параметры своих орбит практически неизмен-
ными, а Вселенная в целом существует вечно. Чтобы
сохранить подобное почти стационарное состояние Все-
ленной, необходимо иметь какой-то источник энергии,
который позволял бы скомпенсировать расходы энергии,
затрачиваемые на сопротивление космической среды.
Существует ли он в природе?
Естествоиспытатель. Этот вопрос является наиболее
сложным из всех рассмотренных выше и, пожалуй, осо-
бенно интересным. По существу, речь идет о том, суще-
ствует ли некоторый единый механизм — «Двигатель
Вселенной», поддерживающий определенное ее состоя-
ние. На первый взгляд классическая небесная механи-
ка дает на это следующий ответ: Вселенная поддержи-
208
вается в определенном динамическом равновесии с по-
мощью сил тяготения небесных тел и сил инерции их
масс без учета материальности космической среды. Ко-
нечно, математическая модель даже такой Вселенной
чрезвычайно сложная, но принципиально ее можно опи-
сать и даже промоделировать с помощью современных
ЭВМ. Однако реальная структура космического про-
странства оказывает некоторый эффект торможения
движению небесных тел. Небесная механика позволяет
исследовать и этот эффект, однако она не дает ответа
на вопрос: почему же Вселенная преодолевает тормо-
жение движения небесных тел и откуда она находит
энергетические ресурсы для восстановления расходуемой
энергии? Чтобы выявить подобные энергетические ре-
сурсы, необходимо более детально рассмотреть особен-
ности гравитационного взаимодействия между небес-
ными телами.
Как было показано выше, распределенная масса не-
бесных тел приводит к существенному изменению грави-
тационных взаимодействий между телами, что и прояв-
ляется как эффект «скрытой массы». Поскольку каж-
дая материальная частица небесного тела является ис-
точником гравитационного поля, результирующее (или
суммарное) поле жестко связано с телом и участвует
в его вращении вокруг центра масс как одно целое.
Это означает, что гравитационное поле не только охва-
тывает значительное пространство вокруг тела, но и вра-
щается вместе с телом, увлекая за собой все другие
внешние взаимодействующие материальные объекты.
Философ. Но вращение гравитационного поля небес-
ного тела само по себе не может служить источником
дополнительной энергии. Нужен какой-то дополнитель-
ный эффект в небесной механике.
Естествоиспытатель. Замечание справедливое. Здесь
требуется сделать еще один шаг в изучении гравитаци-
онного поля, основанный на учете влияния относитель-
ного движения тел на силу их взаимного притяжения.
8 В Демин, В. Селезнев
20!)
В статических условиях, когда тела неподвижны относи-
тельно друг друга, сила Qo их взаимного притяжения
пропорциональна произведению масс этих тел и обратно
пропорциональна квадрату расстояния между ними
(закон всемирного тяготения).
Что же произойдет с силой притяжения, если тела
будут сближаться или удаляться относительно друг дру-
га с некоторой скоростью V? Поскольку скорость рас-
пространения гравитационного поля относительно излу-
чающего тела имеет конечную величину (обозначим С
скорость поля относительно излучающего тела), следо-
вательно, она зависит также и от скоростей относитель-
ного движения тел (полагаем, что закон сложения ско-
ростей справедлив для всех материальных объектов,
включая и физические поля). Благодаря этому сила Q
гравитационного притяжения будет зависеть не только
от масс тел и расстояний между ними, но и от величи-
ны относительной скорости V. Установлено*, что при
сближении тел, летящих со скоростью V, сила их вза-
имного притяжения Q будет несколько меньше, чем ее
статическое значение Qo(Q<Qo), а при удалении эта
сила будет больше (Q>Qo). Зависимость силы Q от ско-
рости V может иметь сложный нелинейный характер.
Однако в первом приближении, когда скорость относи-
тельного движения тел V мала по сравнению со скоро-
стью распространения гравитационного поля С (V<C),
С1; V
сила Q = £Qo, где ~ (знак + берется при
z ч ч ГЛ __ £ 111 ‘2
удалении тел, а (—) при сближении тел) ;1Со — 1 h2 ' —
статическое значение силы тяготения (f, mi, m2, h —
гравитационная постоянная, массы тел и расстояние
между ними соответственно).
Философ. Рассмотренная здесь зависимость силы вза-
*Томилин Е. Ф. Уточнение взаимодействия материальных
точек. Реферативный сборник. НИОКР, серия МФ, № 5, Д 06272,
1985.
210
Рис. 5.11
имного тяготения тел от относительной скорости между
ними в классической механике не была учтена. Однако
влияние относительного движения тел на физические
процессы взаимодействия между ними проявляется по-
всеместно в природе. В частности, при больших скоро-
стях относительного движения, близких к скорости све-
та, происходят релятивистские эффекты, вызванные су-
щественным изменением сил взаимодействия. Какое же
новое качество вносится в небесную механику при ко-
личественном изменении сил всемирного тяготения, вы-
званном скоростями относительного движения тел?
Естествоиспытатель. Прежде чем делать широкое
обобщение о влиянии скоростей относительного движе-
ния тел в небесной механике, рассмотрим пример, по-
8*
211
зволяющий уяснить существо данной проблемы для зем-
ных условий.
Предположим, что наблюдатель находится внутри
космического корабля, летящего вокруг Земли в направ-
лении ее вращения по экваториальной круговой орбите
с периодом Т более суток (Т>24 часов). Земное грави-
тационное поле вращается вместе с Землей и совершает
один оборот за сутки, обгоняя космический корабль
(см. рис. 5.11). Рассматривая движение Земли, наблю-
датель обнаружит, что поверхность ее восточного полу-
шария будет удаляться от корабля, а западного — при-
ближаться к нему вследствие вращения Земли вокруг
своей оси. Разделим мысленно массу т0 Земли на за-
падную и восточную половины полушарий и заменим
эти массы на эквивалентные материальные точки
(с массами ’Лито)» расположенные в центрах масс полу-
шарий (точки 01 и Ог на расстоянии 1 друг от друга).
Если соединить прямыми линиями центры масс земных
полушарий и центр массы корабля (точка О с мас-
сой ш), то образуется равнобедренный треугольник с уг-
лом d при вершине (точка О). Сила Qi гравитационного
тяготения западного полушария направлена по линии
010, а восточного — (Q2) — по линии О2О.
Вследствие суточного вращения Земли с угловой ско-
ростью о массы всех частиц восточного полушария бу-
дут удаляться от корабля, а западного — приближать-
ся. По этой причине сила тяготения эквивалентной ма-
териальной точки восточного полушария (Q2) несколь-
ко увеличится, а западного полушария (Qi) — умень-
шится.
Сумма проекций сил Qi и Q2 на радиус-вектор, со-
единяющий центры масс всей Земли и корабля, обра-
зуют вектор радиальной силы тяготения Qp. Сумма про-
екций этих сил на касательную к орбите корабля Qt
определяет собой тангенциальную силу. Роль таких сил
в динамике движения космического корабля следу-
ющая.
212
Радиальная сила Qp, будучи уравновешенной центро-
бежной силой, создаваемой массой корабля при движе-
нии по орбите, обеспечивает определенную величину ор-
битальной скорости в соответствии с известными ньюто-
новскими расчетами (скорость обратно пропорциональ-
на корню квадратному из расстояния от центра Земли
до корабля).
Тангенциальная сила Qt является новым компонен-
том небесной механики, возникающим при учете угловой
скорости вращения распределенных масс небесных тел
и относительной скорости их центров масс. Величину
этой силы можно определить, зная, что:
со и о)1 — угловые скорости Земли (или земного гра-
витационного поля) и радиус-вектора корабля (линия,
соединяющая центры масс корабля и Земли);
Сп — скорость распространения гравитационного
поля;
1 — расстояние между центрами масс западного и
восточного полушарий Земли;
h — расстояние между центрами масс Земли и ко-
рабля.
Замечаем, что величина тангенциальной силы зави-
сит от разности угловых скоростей со и соь Если Земля
вращается быстрее (со>cd i), то гравитационное поле
обгоняет космический корабль и как бы подталкивает
его (сила Qt>0), увеличивая тем самым орбитальную
скорость движения. В случае, если угловая скорость
Земли меньше coi, сила Qt меняет свое направление на
противоположное (Qt<0) и становится тормозящей.
При о)1 = о), когда период орбитального движения ко-
рабля равен земным суткам, тангенциальная сила исче-
зает (Qt — 0).
В реальных условиях космическое пространство мо-
жет оказывать некоторое сопротивление движению ко-
рабля с силой F, которая зависит от плотности окружа-
ющей среды, миделя сечения корабля, коэффициента его
аэродинамического сопротивления и, конечно, от орби-
213
тальной скорости движения. Продольное движение ко-
рабля с орбитальной скоростью Уорб. может быть най-
дено из уравнения динамики Ньютона, в котором сила
инерции корабля уравновешивается разностью сил Qt и
F. Если Qt>F, то тангенциальная сила превосходит си-
лу сопротивления и скорость Уорб. корабля увеличи-
вается. При этом центробежная сила массы корабля
также возрастает, в результате чего корабль переме-
стится на более высокую орбиту (расстояние h увеличит-
ся). Поскольку сила Qt пропорциональна h~3, увели-
чение расстояния h приведет к резкому сокращению си-
лы Qt до тех пор, пока она не уравновесится силой F.
В этом случае наступит динамическое равновесие: тор-
мозящий эффект окружающей среды будет полностью
устранен, а корабль будет двигаться по новой стацио-
нарной орбите.
Если же сила торможения F будет превосходить Qt,
то орбитальная скорость уменьшится, корабль начнет
перемещаться на более низкую орбиту до тех пор, пока
возрастающая сила Qt не уравновесит силы тормо-
жения.
Таким образом, вращающееся гравитационное поле
небесных тел становится своеобразным регулятором па-
раметров небесной механики в условиях, когда окружа-
ющая космическая среда может оказывать сопротивле-
ние движению тел.
Философ. В рассматриваемом примере анализирова-
лась механика движения гипотетического космического
корабля. Какова судьба реальных спутников Земли —
Луны и искусственных спутников, созданных челове-
ком?
Естествоиспытатель. Условия для движения Луны во-
круг Земли самые благоприятные. Если Земля вращает-
ся вокруг своей оси один оборот в сутки (точнее —
за 23 ч 56 мин 4,1 с), то Луна совершает полный обо-
рот вокруг Земли за 27 дм. 43 мин. 11 с. Это означает,
что гравитационное поле Земли более чем в 27 раз бы-
214
стрее вращается, чем радиус-вектор, соединяющий цент-
ры масс этих небесных тел. Следовательно, на Луну не-
прерывно действует тангенциальная сила Qt, направлен-
ная на преодоление сил сопротивления околоземной
космической среды. Параметры орбиты Луны, как сле-
дует из помещенных выше выводов, поддерживаются
стабильными благодаря тому, что движущая сила (Qt)
и сила сопротивления среды полностью уравновешены
в данное время.
Более разнообразная ситуация возникает у спутни-
ков Марса. Один из его спутников — Фобос — вращает-
ся вокруг Марса быстрее более чем в три раза, чем са-
ма планета, тем самым обгоняя вращающееся гравита-
ционное поле. Это означает, что гравитационное поле
Марса тормозит спутник Фобос и он должен постепен-
но снижаться, теряя имеющийся запас кинетической
энергии. В конце концов такой «падающий» спутник
должен войти в плотные слои марсианской атмосферы,
частично сгореть и затем разбиться о поверхность пла-
неты. Более счастливая судьба у другого спутника Мар-
са — Деймоса. Его период обращения превышает мар-
сианские сутки, гравитационное поле планеты обгоняет
и подталкивает спутник. Следовательно, орбита Деймо-
са является достаточно стабильной и этот спутник
можно отнести к числу долгожителей.
Совершенно другие условия складываются для искус-
ственных спутников Земли. Большая часть таких спут-
ников движется по орбитам с периодом менее суток. Это
означает, что такие спутники обгоняют вращающееся
гравитационное поле Земли. В этом случае разность
угловых скоростей w — coi<0 и тангенциальная сила
не ускоряет, а тормозит движение спутников вместе
с силами сопротивления окружающей среды. Следова-
тельно, подобные спутники являются «падающими», то
есть они постепенно должны уменьшать свою орбиталь-
ную скорость и снижаться. Для восстановления перво-
начальных параметров орбит у таких спутников тре-
215
буется проводить коррекцию, то есть создавать силу тя-
ги ракетных двигателей для компенсации тормозящего
эффекта от суммы сил (Qt + F).
Философ, Из рассмотренного следует, что «гравита-
ционным двигателем» в Солнечной системе является
само Солнце. Каковы условия сохранения параметров
движения планет Солнечной системы, учитывая сущест-
венную запыленность околосолнечного пространства
(влияние солнечного ветра)?
Естествоиспытатель. Гравитационное поле Солнца
является силовой основой динамики движения планет.
Угловая скорость вращения (со) этого поля — один обо-
рот за 25 д. 9,1 ч — намного превышает угловую ско-
рость радиус-векторов планет, соединяющих их центры
масс с центром массы Солнца. Так, например, периоды
орбитального движения планет составляют (в сутках):
для Меркурия — 87,8; Венеры — 227,7; Земли — 365,26;
Марса — 686,98; Юпитера — 11 лет 314 суток; Сатур-
на — 29 лет 167 суток; Урана — 84 года 5 суток; Неп-
туна и Плутона — еще более. Следовательно, вращаю-
щееся гравитационное поле Солнца создает для всех
планет ускоряющую тангенциальную силу, помогающую
этим планетам преодолевать сопротивление космической
среды.
Астрономические наблюдения показывают, что орби-
ты всех планет Солнечной системы весьма стабильны.
Это означает, что в процессе эволюции Солнечной систе-
мы каждая планета постепенно перешла на такой режим
движения, когда центральная сила тяготения оказалась
уравновешенной центробежной силой инерции, а сила
сопротивления среды — тангенциальной силой враща-
ющегося гравитационного поля Солнца. При этом надо
иметь в виду, что плотность материи, распыленной
в пределах Солнечной системы, убывает по мере увели-
чения расстояния от Солнца. Кроме того, планеты суще-
ственно различаются между собой по массе, объему и
характеристикам аэродинамического сопротивления, что
216
Рис. 5.12
в совокупности с другими условиями движения и пред-
определяет большое разнообразие форм и параметров
планетных орбит.
Философ. В рассмотренной картине мира вращающе-
еся гравитационное поле Солнца является своеобразным
двигателем всей Солнечной системы. При этом расхо-
дуется кинетическая энергия вращения Солнца на пре-
одоление сопротивления среды движения всех ее планет.
Не получится ли так, что Солнце израсходует всю свою
кинетическую энергию вращения и остановится, а плане-
ты, не ускоряемые тангенциальными силами, постепен-
но упадут на Солнце?
Естествоиспытатель. Высказанное опасение вполне
обоснованное. Однако и в этом вопросе Природа, как
217
мне представляется, нашла убедительный ответ. Как из-
вестно, в межзвездном и околосолнечном пространстве
рассеяно значительное количество материи, которое не-
прерывно пополняется за счет выбрасывания (излуче-
ния) потоков вещества и мелких частиц самим Солнцем
и звездами (результат ядерных процессов, происходя-
щих внутри этих небесных тел). Радиальная сила тяго-
тения Qp Солнца притягивает большие массы вещества,
рассеянного в окружающей среде (рис. 5.12). Этот по-
ток вещества (пыль, метеориты и т. п.), устремляясь
к Солнцу с нарастающей скоростью, сообщает ему зна-
чительную кинетическую энергию и пополняет запасы
вещества. В этом процессе «дозаправки» Солнца инте-
ресную роль играют тангенциальные силы QT вращающе-
гося гравитационного поля. Благодаря этим силам па-
дающая на солнечную поверхность космическая материя
приобретает тангенциальную составляющую скорости,
направленную в сторону вращения Солнца. Следова-
тельно, на Солнце падают потоки материи из космиче-
ского пространства не радиально, а под некоторым уг-
лом к поверхности, создающие дополнительную кинети-
ческую энергию его вращения и тем самым компенси-
рующую в какой-то мере расходы энергии на движе-
ние планет. Конечно, это не «вечный двигатель», но ра-
ботает он в достаточно устойчивом режиме в течение
многих миллиардов лет вполне успешно. Об этом убеди-
тельно говорит история существования Солнечной си-
стемы.
Философ. Есть еще один «трудный» вопрос, связан-
ный с законом всемирного тяготения. По Ньютону, гра-
витационная сила действует мгновенно и на неограни-
ченное расстояние, то есть с бесконечной скоростью. В на-
чале века пытались наложить ограничение на это прин-
ципиальное положение, ссылаясь на теорию относитель-
ности, запрещавшую скорости, превышающие скорость
света. Как мы уже убедились, подобные «запреты» ока-
зались несостоятельными, от них уже отказываются са-
218
ми же релятивисты. Но как объяснить дальнодействие
гравитационного поля? Прав был Ньютон или в его
представления необходимо внести коррективы?
Естествоиспытатель. Вопросы действительно трудные.
Для ответа на них воспользуемся, кроме известных те-
оретических положений, еще здравым смыслом и логи-
кой. Гравитационное поле обладает удивительным свой-
ством: оно проникает сквозь любое тело илн физиче-
скую среду, заставляя взаимодействовать одновременно
всю массу тела с другим притягивающим телом.
Если исходить из материалистических принципов,
в соответствии с которыми только материальная суб-
станция, обладающая некоторой массой, может созда-
вать силу взаимодействия, то можно полагать, что и
гравитационное поле представляет собой особый вид ма-
терии, обладающей распределенной в пространстве мас-
сой и, следовательно, способной оказывать силовое дей-
ствие на другие тела.
Все попытки обнаружить материальный носитель по-
ля, то есть элементарную частицу, создающую гравита-
ционный эффект, окончились неудачей. Измерить ско-
рость распространения гравитационного поля оказалось
несравненно сложнее и труднее, чем скорость распро-
странения света. Если источник света можно своевре-
менно включить и измерить время, за которое луч света
пройдет определенный путь, то источник гравитации
(масса тела) невозможно включить или выключить
(тело излучает гравитационное поле непрерывно, и его
нельзя заэкранировать), чтобы осуществить измерение
скорости распространения поля. Этой особенностью гра-
витационного поля объясняется и его «дальнодействие».
Действительно, поскольку масса тела не исчезает и не
возникает вновь, его гравитационное поле все время со-
храняется, охватывая огромное пространство. Если дру-
гое тело попадает в пределы этого поля, то оно мгновен-
но (здесь не требуется время для распространения по-
219
ля, так как оно уже занимает все окружающее про-
странство) взаимодействует всей своей массой.
Философ. Если материя, а вместе с ней и гравитаци-
онное поле существуют вечно, а всепроникающая спо-
собность этого поля затрудняет измерение его скорости,
то возможно ли в принципе решение этой задачи?
Естествоиспытатель. Говоря о проблеме измерения
скорости гравитационного поля, следует исходить из то-
го, что оно, как и всякое физическое поле, имеет конеч-
ную скорость распространения относительно своего
источника излучения (массы тела) и обладает силовым
воздействием на другие тела. Это вселяет некоторую
надежду на практическую возможность измерения ско-
рости такого поля.
Один из способов может быть основан на измерении
с помощью гравиметров изменения силы тяжести на по-
верхности Земли, вызванного движением, например, Лу-
ны (приливной эффект), и сопоставления положения
этого тела в земной системе координат (скорость гра-
витационного поля сравнивается со скоростью света, ко-
торая известна).
Задача может быть решена и с помощью двух кос-
мических летательных аппаратов (КЛА), летящих на
одинаковых круговых экваториальных орбитах, но
в противоположные стороны. Тангенциальные силы, дей-
ствующие на КЛА в результате вращения гравитацион-
ного поля Земли вместе с ее телом, будут различные
по величине и направлению, а силы торможения со
стороны космической среды одинаковые. Измеряя ха-
рактер изменения скорости полета этих КЛА и пара-
метров их орбит вследствие гравитационного торможе-
ния (если периоды обращения КЛА будут менее суток),
можно вычислить и скорость распространения гравита-
ционного поля.
Аналогичную задачу можно решать и с помощью од-
ного КЛА. Для этого необходимо направлять с помо-
щью излучателей, расположенных на КЛА, один све-
220
товой (или радио-) луч вперед по полету в сторону при-
емника, расположенного на Земле, а другой луч —
назад, в сторону другого приемника на Земле. Вслед-
ствие изменения сил гравитации дополнительные уско-
рения и скорости, сообщаемые первому и второму лу-
чам, будут различные. Это позволит с помощью изме-
ренного наземными приемниками эффекта Доплера
у каждого луча определить и величину скорости грави-
тационного поля. Конечно, подобные измерения возмож-
но выполнить только аппаратурой, обладающей чрез-
вычайно высокими техническими качествами (высоким
быстродействием, чувствительностью и точностью из-
мерений).
Философ. Подводя итоги обсуждения проблем все-
мирного тяготения, можно прийти к заключению, что
материалистический подход и учет изменения гравита-
ционной силы позволили выяснить физические процес-
ся взаимодействия небесных тел, распространения све-
товых сигналов в полях тяготения и объяснить многие
загадки Природы. По-видимому, проникновение в тай-
ны гравитации находится еще в начальной стадии. Глав-
ная работа еще впереди.
i! I . |
Глава 6. В ПРЕКРАСНОМ И ЯРОСТНОМ МИРЕ
ЗАГАДКИ ЗВЕЗДНОГО МИРА
Философ. Звездные миры всегда привлекали внима-
ние людей своими загадками: странным свечением дале-
ких галактик, хвостами комет, непредсказуемыми
вспышками и миганиями звезд, удивительными цепоч-
ками небесных тел, соединенных светящимися жгутами
материи, и множеством других труднообъяснимых яв-
лений.
Естествоиспытатель. Раскрытие тайн звездного мира
всегда оставалось актуальной проблемой для человека.
Судьбу Солнечной системы и родного дома — Земли,
прошлое и будущее звездных образований он пытается
прочесть по раскрытой для наблюдателя книге — бес-
конечным далям звездного неба. Однако невооружен-
ным глазом можно увидеть только богатую роспись
звездного неба, но не обнаружить глубокого содержания
природы. Поэтому очень важно использовать для ре-
шения этой задачи мощную астрономическую технику
наземных обсерваторий и станций наблюдения в кос-
мосе не только одной страны, но и всего мира. Но по-
добная техника может дать только экспериментальную
информацию о звездном мире, которую требуется еще
обработать, проанализировать и обобщить. И вот здесь-
то и возникает проблема: как наиболее полно реализо-
вать мыслительные способности человека и современные
способы познания. Скажем сразу, в этой части имеется
существенное отставание: астрономические средства на-
блюдения открывают все новые и новые физические про-
цессы, происходящие в звездном мире, а объяснить их
222
сущность удается далеко не всегда. Поэтому особое вни-
мание следует обратить на методологическую сторону
дела н критический подход к некоторым идеям и гипо-
тезам, с помощью которых пытаются заполнить брешь
в познании астрофизических явлений.
«ДЬЯВОЛЬСКИЕ» ЗВЕЗДЫ
Философ, Среди множества загадок о звездном мире
«дьявольские» звезды занимают не последнее место.
Астрономы многих стран мира давно занимаются на-
блюдением этих мигающих звезд. Открытые еще в сред-
ние века, они пронесли свою тайну через столетия, так
и оставшись объектом споров и загадок. Первая по-
пытка разгадать тайну мигающих звезд была сделана
в 1783 году. Любитель астрономии Джон Гудрайк пред-
положил, что «Алголь» (открытая первой «дьявольская»
звезда) имеет спутник, который, вращаясь по своей ор-
бите, периодически затмевает ее. Отсюда и перемен-
ный блеск, мигание звезды. Эта догадка пережила сто-
летие. В 1889 году на основе спектрального анализа ре-
шили, что мигающие звезды — двойные звезды. Но из-
за близкого расположения друг к другу и большой уда-
ленности от Земли они видны в телескоп как светящи-
еся точки. Однако насколько справедливы подобные
объяснения наблюдаемых световых эффектов мигающих
звезд?
Естествоиспытатель. Это объяснение остается чуть ли
не единственным и в настоящее время. Правда, за по-
следнее время попытались иначе решить эту загадку:
полагают, что звезда мигает якобы оттого, что перио-
дически взрывается. Читателю предлагается вообразить
такую картину: атомная или водородная бомба взры-
вается и после этого, через несколько минут или часов
она вновь собирает рассеянное вещество (в том числе
и световые излучения), восстанавливает конструкцию и
систему управления и опять взрывается, повторяя этот
223
процесс регулярно и без потери энергии и материи. По-
видимому, такое объяснение процесса мигания звезд
абсолютно невероятно.
Заметим, что и гипотеза Гудрайка предполагает
условие, само по себе тоже маловероятное. В самом де-
ле, почему плоскость орбиты мигающей звезды должна
постоянно совпадать с плоскостью, через которую про-
ходит луч зрения земного наблюдателя? (Ведь только
при этом допущении могут происходить периодические
затмения.) Сейчас известно около 800 двойных звезд
с переменным блеском. Если верить этой гипотезе, то
орбиты всех этих звезд занимают такое исключительное
положение? В то же время за всю историю астрономии
не было замечено ни одного случая, когда хотя бы
в одной из нескольких тысяч обычных двойных звезд
произошло затмение, как это бывает у мигающих
звезд. Современная астрономия пока не в силах отве-
тить на эти вопросы. И, как ни странно, помеха здесь —
существующий взгляд на природу света, который тео-
рия относительности наделила особым свойством, не
подчиняющимся якобы классическому закону сложения
скоростей.
Философ. Хотелось бы обратить внимание на еще од-
ну неувязку, характерную для современных взглядов
на природу света. Число двойных звезд, каждая из ко-
торых — пара, вращающаяся вокруг общего центра
масс, во Вселенной огромно. Но не менее велико и их
разнообразие. Например, период обращения звезд, кото-
рые видны в телескоп как две светящиеся точки, нахо-
дится в пределах от одного года до нескольких тысяч
лет, период мигающих звезд имеет время от несколь-
ких часов или суток до нескольких лет. Характерно, что
теория относительности делает попытку объяснить пер-
вый вид звезд, но бессильна перед вторым их видом.
А гипотеза Ритца по существующим представлениям не
объясняет ни то, ни другое. Но так ли это?
Естествоиспытатель. Гипотезе Ритца не повезло: от
224
нее отказались, воспользовавшись нечеткими представ-
лениями о различиях в свойствах упомянутых выше
двух видов двойных звезд. По гипотезе Ритца, две звез-
ды, вращаясь относительно друг Друга, излучают пото-
ки света с разными скоростями. Все зависит от мгно-
венного положения звезды на орбите. Л^аксимальной
скорость фотонов будет в том случае, когда звезда дви-
жется в сторону наблюдателя, находящегося на Земле
(скорость света складывается со скоростью орбиталь-
ного движения звезды), и минимальная, когда звезда
движется от наблюдателя. Разница в этих скоростях
должна привести к очень интересному явлению. На не-
котором расстоянии фотоны, летящие от одной звезды
с большей скоростью, обгонят фотоны, излученные дру-
гой звездой на период раньше, но летящие с меньшей
скоростью. Создаются условия, когда наблюдатель бу-
дет видеть двойные звезды одновременно в разных ме-
стах. То есть рядом с основным изображением пары
звезд появится другое — «привидения». Причем «звезд-
ные привидения» будут исчезать и появляться вновь
в соответствии с периодом вращения звезд относительно
друг друга.
Философ, Что же показали астрономические наблю-
дения? Обнаружены ли такие «привидения»?
Естествоиспытатель. Противники гипотезы Ритца
привели данные о наблюдении двойных звезд (видимых
раздельно и с большим периодом орбитального дви-
жения), у которых таких явлений, как «привидения»,
не наблюдается. Отсюда и был сделан вывод, что ги-
потеза Ритца не верна, а гипотеза о постоянстве ско-
рости света в относительном движении — якобы спра-
ведлива.
Философ. Но ведь есть вторая группа двойных звезд
с короткими периодами обращения, которые мигают.
Учли ли их при решении столь важного вопроса?
Естествоиспытатель. Конечно, нет! Дело в том, что
двойные звезды с длительным периодом обращения и
225
не должны были создавать «привидения» в пределах не
только нашей Галактики, но и на расстояниях до мно-
гих миллионов световых лет от Земли, что и подтвер-
ждают астрономические наблюдения. А двойные звезды
с короткими периодами обращения, которые мигаю?
в звездном небе, как раз и создают эти «привидения»
Но анализ этих «привидений» и увязка их с баллисти-
ческой теорией распространения света не были сделаны.
Философ. Если в столь принципиальном споре меж-
ду сторонниками двух гипотез одной из сторон были
использованы не совсем корректные доказательства сво-
ей правоты, то в наше время, по-видимому, следует ис-
пользовать накопленные знания в области астрономии
и экспериментальные данные наземных опытов со све-
том, чтобы объективно разобраться в этой проблеме?
Естествоиспытатель. Современных научных фактов
вполне достаточно, чтобы подойти к решению данной
проблемы весьма убедительно и в наглядной форме. Од-
нако логические доказательства, приводимые ниже, тре-
буют философского обобщения и соответствующих прин-
ципиальных оценок.
Философ. Двойные звезды оказались тем камнем
преткновения, о который якобы разбились все корпус-
кулярные теории света (Ньютона, Ритца), предполагав-
шие изменение скорости света в относительном движе-
нии тел. Исследователи (Ритц, Де Ситтер, Эйнштейн и
др.), анализируя характер прохождения света от двой-
ных звезд, с учетом переменной скорости света, обна-
ружили, по их мнению, несоответствие расчетных тра-
екторий с кеплеровскими. Несмотря на многие загадоч-
ные явления, наблюдаемые у двойных звезд (периоди-
ческое изменение яркости, температуры и т. п.), эти
исследователи не заметили связи загадочных явлений
с указанными выше особенностями прохождения света.
Не кажется ли вам, что именно в раскрытии этих зага-
дочных явлений и заключается решение основной про-
226
блемы теории света. Каковы же пути решения этой
задачи?
Естествоиспытатель. Двойные звезды обращаются
около их общего центра масс под действием взаимного
тяготения. Периоды обращения двойных звезд, разли-
чимых в телескопы как две светящиеся звезды, состав-
ляют тысячи лет. Самый короткий из них около года.
Имеются двойные звезды, расположенные так близко
друг от друга, что при наблюдении в телескопы они
сливаются в одну светящуюся точку. Периоды таких
спектрально-двойных звезд более короткие — от 2 ча-
сов до 15 лет. Скорости движения двойных звезд по их
орбитам достигают десятков км/с.
Рассмотрим прохождение света от двойных звезд,
движущихся по круговой орбите (рис. 6.1) вокруг цент-
ра. Расстояние от центра орбиты до наблюдателя рав-
но L. Полагаем, что радиус орбиты намного меньше это-
го расстояния, благодаря чему лучи света можно при-
нять параллельными (все эти допущения ни в коей ме-
ре не снижают общности задачи, но упрощают ее реше-
ние). Плоскость орбиты совпадает с лучом зрения.
Составляющие скорости света от звезд Si и S2 в сто-
рону приемника 1 соответственно Ci и С2 определяются
суммой скоростей света относительно излучателей и со-
ставляющими скоростей движения звезд по орбитам.
Зная расстояния звезд Si и S2 относительно приемни-
ка и скорости распространения света Ci и С2, можно
определить время прихода лучей tj и t2. Наблюдатель,
находящийся на расстоянии L от пары звезд, будет ви-
деть движение звезд не по круговой орбите, а по орбите
эллиптической формы.
На рис. 6.2 показана эволюция видимой формы ор-
биты по мере удаления наблюдателя на расстояния
Li, L2, ... Ln от звезд. Видимые орбиты постепенно вы-
тягиваются, а эксцентриситет их увеличивается. Если
принять за единицу времени период обращения Т звезд
по орбите и изобразить формы наблюдаемых орбит через
227
Рис. 6.1
единичные интервалы времени (рис. 6.2), то смещение
точек I1 относительно 1 будет равно VT, точек 21 отно-
сительно 2 — равно 2 VT, а точек п1 относительно и —
равно nVT. Из рис. 6.2 видно, что при удалении более
некоторого критического расстояния Бкр. орбиты начи-
нают накладываться друг на друга (заштрихованные
области на рис. 6.2). Это означает, что наблюдатель бу-
дет видеть двойные звезды одновременно в различных
местах, причем «звездные привидения» (термин предло-
жен П. Бергманом в его книге «Введение в теорию от-
носительности») будут появляться и исчезать в согла-
сии с их периодическим движением.
Философ. Возможно ли такое удивительное явление
в природе? Ведь, по мнению Эйнштейна и его последо-
228
"i И (
Рис. 6.2
вателей, никаких следов таких явлений не было обна-
ружено, что дало им основание исключить из рассмот-
рения альтернативные объяснения загадочного фено-
мена.
Естествоиспытатель. Однако именно в этом и состоит
ошибка упомянутых исследователей. В звездном мире
имеются многочисленные примеры двойных звезд, у ко-
торых наблюдаются как раз такие удивительные физи-
ческие явления. Особенно это относится к двойным за-
критическим звездам, расстояние которых до наблюда-
теля превосходит критические (Ькр.), и видимые орби-
ты накладываются друг на друга (если расстояние ме-
нее Ькр., то такие звезды называются докритическими).
Период закритических спектрально-двойных звезд не-
229
велик — от 2 часов до 15 лет, а вследствие большого
расстояния до Земли они сливаются в одну светящуюся
точку, которая периодически меняет свой блеск и спект-
ральный состав. В качестве примеров таких «дьяволь-
ских» звезд, или алголей, можно привести звезду р Пер-
сея с периодом 68 часов 49 минут (из них 59 часов
блеск звезды сохраняется на одном уровне, затем он
в течение 5 часов уменьшается на 2/з); звезду р Лиры,
которая периодически изменяет свой блеск от 3,4 до
4,4 звездной величины за период около 13 суток. В на-
стоящее время открыто много таких мигающих звезд.
Постепенный поворот плоскости орбиты алголей,
вызванный прецессией, может изменить перекрытие ви-
димых орбит и, следовательно, характер пульсации
двойных зв^зд. Встречаются двойные звезды (назы-
ваются цефеидами), у которых происходит периодиче-
ское изменение температуры. Подобный эффект возни-
кает в том случае, когда орбита одной из пары звезд
вследствие малой лучевой скорости будет докритиче-
ской, а орбита другой звезды — закритической.
Философ. Какова природа пульсаций звезд-гигантов?
Естествоиспытатель. Звезды-гиганты могут иметь не-
однородные по яркости, температуре и химическому со-
ставу участки поверхности (как на Солнце пятна). При
вращении такой звезды движение участков поверхности
будет происходить по различным орбитам, причем по
ловину периода они будут находиться на невидимой сто-
роне. Поскольку период обращения таких звезд (цефе-
ид) невелик (у наблюдаемых цефеид от 1,5 часа до
45 суток), а периферическая скорость значительная
(до 100 км/с), то создаются благоприятные условия для
возникновения явлений, аналогичных двойным закрити-
ческим звездам с учетом обязательных затмений.
Суммирование световых потоков от неоднородных
участков, происходящее за счет перекрытия кажущихся
орбит, значительно усиливает эффект пульсации блеска
и температуры звезды. Если же звезда прецессирует^ то
230
интенсивность пульсаций блеска и температуры может
происходить с некоторым изменением периодичности.
Одновременно может изменяться и спектр звезды. При-
мерами таких звезд являются так называемые физиче-
ски переменные звезды. Конечно, наряду с указанными
выше явлениями большую роль в изменении блеска,
температуры и спектров таких звезд играют физиче-
ские процессы, происходящие на них.
Философ. Можно ли обнаружить с помощью телеско-
пов искажения орбит звезд, возникающие вследствие
переменной скорости света?
Естествоиспытатель. Поскольку расстояния до дале-
ких звезд определяются со значительными ошибками
(до 20 процентов от расстояния), а искажение орбиты
происходит только в направлении луча зрения, то заме-
тить искажения весьма сложно. Однако при наблюдении
таких небесных тел, как планеты Солнечной системы,
искажения орбит могут быть замечены. Неучет таких
искажений, который был допущен при радиолокацион-
ном измерении расстояний до Луны, Венеры и Марса,
привел, как уже говорилось, к появлению некоторых
ошибок в определении расстояний и постоянной тяго-
тения.
При радиолокации небесного тела, удаленного на
расстояние от радиостанции, измеряется время движе-
ния радиосигнала до небесного тела относительно на-
блюдателя. Если относительная скорость небесного тела
не учитывается, то возникает ошибка в измерении рас-
стояния. Так, например, при радиолокации небесного
тела, удаленного от наблюдателя на 100 млн. км и дви-
жущегося относительно него со скоростью 10 км/с,
ошибка измерения (при неучете этой скорости) будет
достигать 3300 км.
Заметим также, что доплеровский сдвиг частот по-
токов света не зависит от расстояния, пройденного фото-
нами. Благодаря этому все измерения элементов орбит
звезд, выполняемые спектрографами по доплеровскому
231
эффекту, не искажаются переменной скоростью свет;
Таким образом, обнаружить какие-либо нарушения Зс
конов небесной механики у двойных звезд не предста!
ляется возможным. В то же время, как это было пок<
зано выше, переменная скорость света является причг
ной периодического изменения блеска и температур]
двойных звезд, а также появления «привидений» i
«дьявольских» странностей.
Таким образом, мы пришли к заключению, что зага-
дочные мигания и пульсации света, идущего от двойных
звезд, являются экспериментальным доказательством
справедливости классического закона сложения скоро-
стей света и относительного движения тел. Если же
этого не учитывать, а опираться на постоянство скоро-
сти света, то нам никогда не раскрыть загадок звездно-
го мира и не выяснить физическую природу самого
света *.
ВЕЛИКАЯ ПУСТОТА
Философ. Знаете, какая мысль постоянно не дает
мне покоя? Не слишком ли сильно мы в ходе наших бе-
сед отклоняемся в сторону механицизма? Современная
физика — это сотни взаимосвязанных между собой
(а иногда и взаимоисключающих) теорий, тысячи нере-
шенных проблем. А мы как бы все время движемся по
одной и той же колее.
Естествоиспытатель. Но ведь мы и не ставили перед
собой задачи «объять необъятное», а с самого начала
определили некоторый круг «горячих» точек, относитель-
но которых и постарались внести достаточную ясность
(поскольку именно в их освещении более чем предо-
статочно густого и непроницаемого тумана).
* Интересное соображение по всем этим вопросам (отчасти со-
впадающие с нашими, отчасти оригинальные) читатель найдет
в кн.: Секерин В. И. Очерк о теории относительности. Новоси-
бирск, 1988.
232
Философ. Важно, чтобы и читатель как-то почувство-
вал это наше самоограничение: из необозримого океана
проблем мы выбрали лишь такие, по которым у нас
имеется собственная точка зрения, естественно, опираю-
щаяся на конкретную методологию. Тем самым и для
читателя открывается проход в запретную зону, где до
сих пор предпочитали волховать и властвовать совре-
менные научные монополисты. Сам же объект науки —
бесконечная природа — неисчерпаем, и познание его
не имеет границ. По многим вопросам — особенно гло-
бальным и интегративным — мы пока лишь нащупы-
ваем правильные подходы. Поистине фантастические,
непредсказуемые и пока что слабо используемые мето-
дологические возможности в постижении тайн Вселен-
ной открывает здесь философия научного космизма,
пионерами разработки которой были наши великие со-
отечественники К. Э. Циолковский и В. И. Вернадский.
Здесь мы как раз подошли к еще одному «темному
пятну» современной науки: что представляет собой та
беспредельная космическая среда, в которой распро-
страняются со световой скоростью во всех направлени-
ях бесчисленные мириады фотонов? Долгое время кос-
мическое пространство считалось просто пустым. Неиз-
бежно вставал вопрос: в чем же состоит материальность
такой пустоты? Временным (и неудовлетворительным)
ответом на него явилось наполнение пустого простран-
ства особой вещественной средой — эфиром, наделен-
ным механическими свойствами, существование которо-
го было взято под оправданное сомнение в процессе
революции в естествознании на рубеже XIX—XX веков.
Что же теперь заменяет эту механическую светонос-
ную среду, которая вполне естественно выступала в ро-
ли вещественного наполнителя «Великой Пустоты»?
Естествоиспытатель. Проблема эфира как носителя
«Великой Пустоты» до сих пор не перестает волновать
умы ряда исследователей. Многие считают, что движе-
ние в пространстве невозможно без среды. Высказыва-
233
лись различные гипотезы об этой среде — эфире: ги-
потеза Френеля об эфире не увлекающемся, но воздей-
ствующем с веществом путем изменения своей плотно-
сти внутри материальных тел; гипотеза Лоренца, исхо-
дящая из допущения, что эфир полностью неподвижен
и не принимает участия в движении материальных тел;
гипотеза Герца, основанная на утверждении, что эфир
полностью увлекается материальными телами при их
движении; гипотеза Фитцджеральда — Лоренца, пред-
полагающая сокращение размеров тел вдоль направле-
ния их движения в эфире, и др. Однако на основе этих
гипотез оказалось невозможным объяснить многие эк-
спериментальные данные, накопленные в свое время, и
прежде всего результаты известных опытов Физо и
Майкельсона: рассматриваемые с позиций эфира, они
противоречат друг другу. В опыте Майкельсона наблю-
дается результат, который соответствует гипотезе
о полном увлечении света движущейся прозрачной сре-
дой, а в опыте Физо, наоборот, — о неполном его
увлечении. Анализируя особенности названных опытов,
Эйнштейн пришел к убеждению, что эфира вообще нет
в природе.
Все эти «драмы гипотез» не охладили пыла ряда ис-
следователей. Гипотезы о различных видах нового эфи-
ра продолжают предлагаться на всеобщее обсуждение.
При этом авторы исходят из ряда кажущихся на первый
взгляд убедительными положений, таких, как «природа
не терпит пустоты», «должна быть физическая среда для
передачи взаимодействий», «свет и электромагнитные
сигналы должны передаваться в материальной среде —
эфире) и т. п. Во многих из этих гипотез эфир пред-
ставляется в виде газообразной среды, состоящей из
бесконечного множества частиц эфира, обладающих
удивительными свойствами. Эти частицы хаотически
движутся в свободном пространстве, сталкиваясь друг
с другом, а вихревые образования из них являются
основой для возникновения известных элементарных ча-
234
стиц — фотонов, электронов, протонов, нейтронов и др.
Каждый из авторов гипотез дает свои названия таким
частицам («амеры», «спирионы» и т. п.), придает им
материальные свойства (массы, энергии, скорости, за-
ряды и т. п.) и фантастические параметры. Поскольку
проверить экспериментально все эти гипотезы не пред-
ставляется возможным, свобода творчества здесь ничем
не ограничена.
Философ. Авторам таких смелых гипотез приходится
указывать на реальные факты, дабы выдвигаемые идеи
не противоречили законам сохранения вещества, энергии
и другим законам природы. Кроме того, следует проана-
лизировать: а нужен ли эфир для природы? Что было
бы в окружающем мире, если бы в космическом про-
странстве существовала механическая среда?
Естествоиспытатель. Действительно, рассматривая
движение материальных тел в пространстве, можем за-
метить, что при отсутствии взаимодействия они дви-
жутся равномерно и прямолинейно (инерциальные си-
стемы), не нуждаясь в какой-либо механической опор-
ной среде. Наоборот, при наличии такой среды движу-
щиеся тела встречали бы сопротивление, и инерциаль-
ное движение было бы невозможно. Аналогичный ре-
зультат наблюдался бы и у вращающихся по инерции
материальных систем (планеты Солнечной системы,
Галактики и т. п.): с течением времени такое движе-
ние прекратилось бы вследствие затраты кинетической
энергии на преодоление сопротивления эфира. Такие же
эффекты могли бы происходить на атомарном уровне,
а также и у элементарных частиц, обладающих кор-
пускулярно-волновыми свойствами. Сказанное означает,
что в случае существования механической среды (эфи-
ра) все виды движений в макромире и в микромире по-
степенно бы прекратились, так как весь запас энергии
тел передался бы частицам эфира. Однако подобных
явлений в природе, которые могли быть следствием
влияния эфира, не наблюдается.
235
Изучение космической среды, осуществляемое назем-
ными средствами и особенно космическими летатель-
ными аппаратами, показало, что в «Великой Пустоте»
космоса на самом деле содержатся рассеянные в про-
странстве микрочастицы (вполне реальные атомы водо-
рода, гелия, углерода, кислорода, азота и других ве-
ществ, электроны, фотоны и т. п.), плотность которых
составляет единицы частиц в 1 см3. Так, например, сред-
няя плотность газа в Галактике равна всего
6-10~24 г/см3, то есть всего несколько атомов на 1 см3
пространства. Кроме того, в космическом пространстве
проходят гравитационные поля и различные виды
электромагнитных излучений, создаваемые небесными
телами, (звезды, галактики).
философ. Представляется, что у этого вопроса есть
еще важный философский аспект. Материализм — и
философский и естественнонаучный — исходит из прин-
ципиального положения о материальном единстве мира
(принцип материалистического монизма). Это означа-
ет, что всюду существуют (и всегда существовали) вза-
имосвязанные между собой и взаимопереходящие фор-
мы движения материи. Исключив из современной кар-
тины мира эфир, наука вовсе не сняла вопрос о приро-
де межзвездной и межгалактической материальной
среды.
Физические поля, пронизывающие космическое про-
странство, материальны. Но они вторичны по отноше-
нию к тем материальным физическим объектам и явле-
ниям, которые такие поля порождают. Другими слова-
ми: исчезни физическая масса — и исчезнет гравитаци-
онное поле, ею создаваемое; убери источник электро-
магнитного излучения, и через некоторое время исчез-
нет и созданное им электромагнитное поле. Но что оста-
нется на их месте? В современной физике (и космоло-
гии) складывается представление о физическом вакуу-
ме как об особой форме движения материи, как низ-
шем состоянии квантованных полей при отсутствии
236
реальных частиц. Предполагается, что все квантовые
числа (импульс, электрический заряд и др.) в данном
состоянии равны нулю. Однако при определенных усло-
виях (квантовая теория поля их указывает) из физи-
ческого вакуума могут быть получены (возникнуть) лю-
бые вещественные частицы или поля. Получается, что
физический вакуум (закономерности которого пока из-
учены очень слабо) обусловливает объективные свой-
ства всей природы, любые ее проявления. Любые физи-
ческие объекты — атомы, элементарные частицы, по-
ля — могут в принципе исчезнуть в вакууме. Но это,
как уверяют авторы гипотезы, не будет превращение в
ничто, обращение материи в нематерию. Это будет пе-
реход одних форм движения материи в другие. Естест-
венно, что сам вакуум не исчезает по мере того, как из
него образуются частицы и поля; он присутствует в них
в «погашенном» виде, находясь с корпускулярно-волно-
выми формами движения материи в неразрывном един-
стве. Современная наука, как видно из рассмотренного
выше, находится лишь на подступах к познанию дан-
ной проблемы.
В философском осмыслении данной проблемы нема-
ловажное значение имеет тот факт, что поля и частицы
находятся в вакууме не во внешних отношениях, а во
внутренних. Такой подход позволяет определить пра-
вильные отправные точки в понимании характера вза-
имодействия между кварками, связанными с помощью
глюонного поля с одной стороны и вакуумом с другой
стороны.
Данный подход дает ориентиры в познании законо-
мерностей, обусловливающие взаимодействие вакуу-
ма со всеми другими полями, частицами и более слож-
ными структурами. Вопрос этот весьма сложен и нахо-
дится в стадии постановки; очень трудно сказать что-
либо определенное относительно взаимосвязи между ва-
куумом и материальными объектами.
В широком мировоззренческом контексте представ-
237
ляется физический вакуум и тем естествоиспытателям,
которые вводили данное понятие в научный оборот"
Приоритет здесь принадлежит английскому физику
Полю Дираку. Он понимал вакуум не просто как пус-
тоту, но как объем, заполненный огромным количе-
ством электронов с отрицательной энергией. При этом
вакуум — это «состояние, в котором имеется весьма
значительное интенсивное движение, но в то же вре-
мя это есть состояние с наименьшей энергией, возмож-
ной для пустого пространства, и поэтому такой вакуум
не наблюдается во внешних эффектах» *.
Другой крупнейший физик XX века, Вернер Гейзен-
берг (разделивший с Бором, Шредингером, де Брой-
лем, Дираком славу при разработке квантовой теории),
прямо ориентировал физику на создание такой карти-
ны мира, которая бы полностью могла вписаться в за-
коны монистически понимаемой природы. Идеальным
ключом к решению данной проблемы Гейзенберг счи-
тал путь, намеченный еще древнегреческим философом
Анаксимандром, который учил, что материальный мир в
конечном счете есть проявление некоей бесконечной,
вечной, заполняющей все и вся первоматерией, называе-
мой апейроном. В процессе становления апейрон прини-
мает разнообразные формы, пребывающие в непрерыв-
ной, вечной борьбе, приводящей к вечному движению и
непрерывному возникновению миров. Доктрина Анакси-
мандра, по Гейзенбергу, — это стратегический путь
синтетического развития физики и естествознания в
целом **.
Естествоиспытатель. Вместе с тем на сегодняшний
день совершенно очевидно, что проблема физического
вакуума пока что не вышла за пределы теоретических
построений. Имеющееся математическое обоснование
не подкреплено надежными экспериментальными дан-
* Д и р а к П. Электроны и вакуум. М., 1957, с. 10.
** См.: Гейзенберг В. Физика и философия. М., 1963,
с. 39—40.
238
ными. С каждым годом лишь умножается число новых
гипотез. Так, в последнее время высказывалась идея,
что теоретикам следует двигаться еще дальше, вглубь,
что за физическим вакуумом, впервые получившим
обоснование в квантовой электродинамике Дирака,
скрывается еще более глубокий слой физической реаль-
ности. Одним словом, современная наука не в состоя-
нии пока предъявить бесспорные опытные доказатель-
ства, которые могли бы поколебать сомнения скептиков
и воодушевить энтузиастов.
Следует заметить, что некоторые ученые обладают
«сверхжадностью», стараясь даже из пустоты извлечь
что-либо «материальное», еще не освоив всего богат-
ства природы, окружающей человека. Можно ли безого-
ворочно принимать существование физического вакуума
с его возможностями превращения материальных час-
тиц из «ничто» в «нечто»? Для объяснения известных
физических превращений одних видов материи в другие
не требуется какая-либо промежуточная фаза исчезно-
вения и возникновения материи. По-видимому, решение
проблемы о природе вакуума еще не созрело в совре-
менной науке, которая еще не достигла того уровня,
чтобы объяснить природу известных материальных час-
тиц — электронов, фотонов и др., а также реально су-
ществующих физических полей — гравитационного,
магнитного и др. Излишнее забегание вперед, через
многие ступени познания Вселенной, нарушает последо-
вательность в поисках истины и дает богатую пищу для
различного рода спекуляций.
В ПУЧИНАХ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА
Философ. В шестидесятые годы было обнаружено
микроволновое фоновое излучение, равномерно запол-
няющее все пространство. Это таинственное явление
тотчас же было истолковано как температурно ослаб-
ленное излучение, образовавшееся вместе со всей Все-
239
ленной в результате Большого взрыва 10—20 миллиар
дов лет тому назад. За истекшее время эти, по-другому
называемые еще «реликтовыми», фотоны якобы успел;
остыть до температуры около трех градусов по шкал*
Кельвина. «Нормальными» и «ослабленными» световъ
ми квантами наполнено все космическое пространство
на каждый протон приходится несколько десятков мил
лионов фотонов. Так что же представляет собой это за
гадочное «реликтовое» излучение? И можно ли говорит:
о «реликтовых» фотонах? Или же «реликтовое» излуче
ние рождается электронами Земли, как считае
В. М. Мигунов?
Естествоиспытатель. Существование фонового излу
чения, равномерно заполняющего все космическое про
странство, является экспериментально установленньв
фактом. Объяснить физическую природу такого излуче
ния оказалось весьма трудно. Интуиция некоторых ис
следователей не без основания направила на поискг
причин в малоизученную область знания — космологию,
связанную с происхождением всей нашей Вселенной
Однако в этом поиске почему-то возобладал недиалек-
тический односторонний подход: во внимание берется
только одна предполагаемая причина возникновения
«реликтового» излучения (так называемый Большой
взрыв) и не рассматриваются другие альтернативные ре-
шения. Вполне естественно, сам по себе Большой взрыв,
воспроизводящий якобы механизм зарождения Вселен-
ной из материальной точки нулевого объема (то есть
из ничто), не выдерживает никакой критики. Поэтому
его нельзя считать действительной причиной фонового
излучения.
Философ. И уж совсем недопустима с философско-
методологической точки зрения абсолютизация гипотезы
Большого взрыва. Между тем у ее сторонников суще-
ствует стойкое стремление во что бы то ни стало превра-
тить эти теоретические предположения в истину в по-
следней инстанции.
240
Так, академик Я. Б. Зельдович утверждает: «Теория
«Большого взрыва» в настоящий момент не имеет
сколь-нибудь заметных недостатков. Я бы даже ска-
зал, что она столь же надежно установлена и верна,
сколь верно, что Земля вращается вокруг Солнца.
...Теория «Большого взрыва» — фундамент, который
останется навсегда» *. А ведь дела обстоят отнюдь не
столь радужно и «дата» образования материального ми-
ра в результате Большого взрыва (10—20 миллиардов
лет тому назад) вступает в явные противоречия с дан-
ными, полученными в других областях естествознания.
Например, по расчетам академика Ю. А. Косыгина, гео-
логический возраст Земли насчитывает не менее 10 мил-
лиардов лет (а возможно — и гораздо больше), что,
естественно, не вписывается в концепцию Большого
взрыва.
В журнале «Природа», № 12 за 1986 год Ю. А. Ко-
сыгин выразил сомнение по поводу некоторых канонов
геохронологии и, размышляя о том, насколько обоснова-
ны господствующие представления о возрасте Вселен-
ной, призвал к взаимной корректировке геологических
и космологических построений. Однако журнал «Приро-
да» вместо того, чтобы всесторонне и на демократиче-
ской основе обсудить животрепещущую тему, попросту
ее «закрыл» **.
Естествоиспытатель. Более обоснованно зарождение
и распространение фонового излучения можно объяс-
нить, рассматривая модель вращающейся Вселенной.
Накопленный человечеством научный и практический
опыт в области земной и небесной механики показыва-
ет, что движения планет относительно Солнца, самого
Солнца относительно Галактики, а также множества
звездных систем и галактик относительно друг друга
* Зельдович Я. Б. Современная космология. — «Природам,
1983, № 9.
** Где у истины предел? Беседа с Ю. А. Косыгиным. — «Прав-
да», 1987, 21 декабря.
9 В. Демин, В. Селезнев 241
Рис. 6.3
осуществляются под действием двух видов сил — сил
гравитационного притяжения тел (сил всемирного тя-
готения) и сил инерции масс этих тел. Если бы силы
инерции отсутствовали, то все небесные тела под дей-
ствием всемирного тяготения слились бы в единое «Те-
ло». Однако, как известно из повседневного опыта,
Луна не падает на Землю, Земля не падает на Солнце
и т. д.» а все они движутся относительно друг друга по
различным орбитам, сохраняя в любой момент времени
условие динамического равновесия сил гравитационного
притяжения и сил инерции. Этот всеобщий для всей
Вселенной закон механики приводит к тому, что галак-
тики вращаются не только вокруг своих центров масс,
по и относительно друг друга, а следовательно, вра-
щается и вся Метагалактика. Подобное вращение звезд-
242
ного неба с угловой скоростью порядка 10-5 угловой
секунды в год наблюдается экспериментально. Где бы
ни находился наблюдатель в пределах Метагалактики,
он мог бы обнаружить такое вращение звездного неба
экспериментальным путем. Таким образом, и земной жи-
тель тоже является участником вращения Метагалакти-
ки. Что же он увидит, рассматривая излучение далеких
звезд и галактик?
Представим пространство за пределами Метагалак-
тики, содержащее огромное множество звезд и галак-
тик, связанных между собой силами всемирного тяготе-
ния. Это пространство вращается как единое целое, на-
подобие огромного дискообразного тела, благодаря
чему силы всемирного тяготения уравновешиваются си-
лами инерции небесных тел (центробежные силы), не
давая возможности этим телам слиться в одно общее
тело. В какой-то произвольной части этого простран-
ства находится наблюдатель (точка А), а на расстоя-
нии R от него — небесное тело В, излучающее во все
стороны потоки света (рис. 6.3).
Вследствие вращения Метагалактики с угловой ско-
ростью со линия АВ также вращается с той же угловой
скоростью. Окружная скорость V точки В относительна
точки А будет равна V = coR, а направление вектора V
будет перпендикулярно линии АВ. Если небесное тело из-
лучает свет во все стороны со скоростью света С, то в
направлении наблюдателя поток фотонов убудет дви-
гаться с результирующей скоростью Ci = C + V или
01 = ]/С2—V2 (С — гипотенуза прямоугольного треуголь-
ника, составленного из векторов C,V и Ci). Следова-
тельно, скорость светового потока Ci будет меньше ско-
рости излучения С, что вызовет доплеровский эффект,
сопровождаемый красным смещением в спектре света,
воспринимаемого наблюдателем. В рассматриваемом
примере расстояние АВ не меняется, а причиной наблю-
даемого красного смещения выступает вращение Мета-
а
9* 243
галактики. Чем больше R, тем значительнее возрастает
поперечная составляющая скорости V (при постоянной
величине угловой скорости со). Можно представить се-
бе и предельное значение R, при котором скорость V
будет достигать величины скорости света С. В этом
случае Ci = 0, и свет, излучаемый небесным телом, не
будет достигать наблюдателя. По существу, из этого
условия может быть найдена граница видимой части
Метагалактики, далее которой наблюдатель не сможет
увидеть небесные тела, поскольку свет от них не дохо-
дит до него. Учитывая значение со = 1О~4 угловой секун-
ды в год и V —С, получим предельное расстояние
К = КпредД° границ видимой части Метагалактики поряд-
ка 1,8-1028 см (около 19 млрд, световых лет).Вданной
связи разрешается и так называемый фотометрический
парадокс, согласно которому ночное небо в случае бес-
конечного числа звезд должно выглядеть как раскален-
ное Солнце. В действительности согласно рассмотрен-
ной модели в пределах видимой части Метагалактики
наблюдается ограниченное число звезд и галактик,
вследствие чего ночное небо слабо освещено.
В рассмотренной модели вращающейся Вселенной
существуют периферийные области, близкие к границам
видимой части Метагалактики (R<^Rnpe4 )> в которых
свет от небесных тел доходит до наблюдателя с весьма
малой скоростью (С]<СС). Характеристики подобных
световых потоков, идущих со всех сторон от периферий-
ных областей Метагалактики, полностью соответствуют
«реликтовым» излучениям, обнаруженным в космиче-
ском пространстве. Таким образом, для выяснения при-
роды излучения достаточно рассмотреть особенности
распространения света в Метагалактике, основываясь
на известных законах небесной механики.
Философ, Но что увидел бы человек, переместившись
в другую часть Метагалактики, ближе к ее видимой гра-
нице?
Естествоиспытатель. Чтобы ответить на этот вопрос,
244
Кене
Рис. 6.4
обратимся вновь к рис. 6.4 и переместим наблюдателя в
другую область Метагалактики из точки Ai в точку А2.
Если он наблюдает то же самое небесное тело В, уда-
ленное на расстояние R2, то вследствие вращения звезд-
ного пространства с той же угловой скоростью со окруж-
ная скорость радиус-вектора R2 относительно точки А2
будет V2, а лучевая скорость света С2<С. Следова-
тельно, наблюдатель в точке А2 снова увидит красное
смещение света, идущего от небесного тела В, и при рас-
стоянии Кг — Кпред обнаружит границы видимости звезд-
ного мира. Следовательно, центр видимой Метагалак-
тики переместился из точки Ai в новую точку А2, где
находится другой наблюдатель. При этом, кроме излу-
чений небесных тел с красным смещением и «ре-
245
крайне жест
Заметим, чтс
увидит, с од
системы
стороны, част;
KOTO
ликтовым» излучением, вызванным вращением Ме-
тагалактики, никаких областей с
ким излучением не может быть,
наблюдатель при таком перемещении
ной стороны, новые звезды и звездные
рые были ранее невидимыми, а с другой
звездных систем исчезнет из его видимости (рис. 6.4)
Подобный эффект можно было бы наблюдать, восполь
зовавшись тем, что наша Земля вместе с Солнцем двп
жется по своей орбите вокруг центра Галактики со ско
ростью 250 км/с и совершает полный оборот примерш
в 180 миллионов лет, находясь на расстоянии 23 500све
товых лет от центра системы. Однако длительность та
кого путешествия столь велика, что его можно совер
шить только мысленно, опираясь на мощь человеческой
ума. Профессор А. А. Михайлов очень ярко вырази/
это следующими словами: «Человеческой мысли потре
бовалось лишь несколько тысячелетий, чтобы проник-
нуть туда, куда свет доходит лишь в сотни миллионог
лет».
Философ. Признаться, давно ждал и искал такое
простое и вразумительное объяснение рассматриваемы*
природных явлений — удовлетворительное как с точк!
зрения фундаментальной науки, так и с точки зрения
обыкновенного здравого смысла. В философской кни-
ге, посвященной данной проблеме, мне уже доводилось
анализировать несостоятельное мировоззренческое со-
держание некоторых из распространенных поныне
сверхоригинальных теорий, претендующих не только на
последнее, но и окончательное слово в науке*.
Напомню вкратце, какие аспекты теории Большого
взрыва не выдерживают философско-материалистиче-
ской критики.
1. Согласно концепции Большого взрыва Вселенная
* См.: Демин В. Н. Основной принцип материализма: Прин-
цип материальности и его роль в научном познании, М., 1983.
246
(читай: «материальный мир») возникла из одной точ-
ки с радиусом, равным нулю, но с плотностью, равной
бесконечности. Что это за точка, именуемая сингуляр-
ностью, каким образом из ничего появляется весь мате-
риальный мир и что находится за пределами сингуляр-
ности — об этом сторонники данной гипотезы, есте-
ственно, умалчивают.
2. Большой взрыв произошел 10—20 миллиардов лет
назад. («Точный возраст» зависит от величины постоян-
ной Хаббла, вводимой в соответствующую формулу. Ве-
личина эта, в свою очередь, может иметь различное
значение в зависимости от методов, применяемых для
измерения расстояния от Земли до галактик.) Тем са-
мым отрицается вечность и бесконечность материаль-
ного мира. Ибо в рамках теории Большого взрыва Все-
ленная имела начало и по прошествии даже максималь-
ного срока — 20 миллиардов лет — успела расширить-
ся (раздуться) на ограниченное расстояние. Что нахо-
дится за пределами радиуса расширяющейся Вселен-
ной — тоже запретная тема для обсуждения. Обычно
отделываются ничего не объясняющими утверждениями,
смысл которых примерно следующий: материальный мир
(Вселенная) таков, каким ему предписывают быть ма-
тематические формулы.
3. При ближайшем рассмотрении концепция Боль-
шого взрыва обнаруживает самый примитивный меха-
низм: все богатство и разнообразие материального ми-
ра, взаимосвязь различных форм движения, их разви-
тие и прогресс в целом оказываются обусловленными
первичным по отношению к ним механическим переме-
щением (разлетом в результате взрыва) вещественных
частиц.
4. Сингулярность, получаемая путем формальных ма-
тематических преобразований, представляет обычный ре-
зультат абстрактных математических отношений, кото-
рый между тем овеществляется, то есть прямолинейно
Проецируется на материальную действительность. В са-
247
мой природе никаких сингулярностей нет и не было. Экс-
периментальным подтверждением предположения того,
что сингулярность якобы имела место в прошлом, служат
два общеизвестных факта: а) красное смещение в
спектрах далеких галактик (якобы свидетельствующее
об их разбегании и о расширении Вселенной); б) фоно-
вое микроволновое излучение (поспешно названное «ре-
ликтовым», то есть якобы свидетельствующим исклю-
чительно об одном: ослабленные фотоны — «живые»
свидетели космического катаклизма под названием
Большой взрыв).
Однако, как мы могли убедиться, и красное смеще-
ние, и так называемое «реликтовое» излучение может
быть объяснено гораздо проще и вразумительней и, кро-
ме того, без принесения в жертву ультрасовременным,
претендующим на архиреволюционность умопостроениям
многовековых достижений философского материализма
и всей мировой науки. Нельзя не согласиться с оценкой
концепции Большого взрыва как математического мифа,
привлекательного с эстетической точки зрения, но не
имеющего научного смысла, данной известным швед-
ским физиком и астрофизиком Ханнесом Альвеном:
«Один из этих мифов — космологическая теория «Боль-
шого взрыва» — в настоящее время считается в науч-
ной среде «общепринятым». Это обусловлено главным
образом тем, что эту теорию пропагандировал Гамов с
присущими ему энергией и неотразимым обаянием. Что
касается наблюдательных данных, свидетельствующих
в пользу этой теории, то, как заявляли сам Гамов и дру-
гие его сторонники, они полностью отпали, но чем мень-
ше существует научных доказательств, тем более фана-
тичной делается вера в этот миф. Как вам известно, эта
космологическая теория представляет собой верх абсур-
да — она утверждает, что вся Вселенная возникла в
некий определенный момент подобно взорвавшейся атом-
ной бомбе, имеющей размеры (более или менее) с бу-
лавочную головку. Похоже на то, что в теперешней ин-
248
теллектуальной атмосфере огромным преимуществом
космологии «Большого взрыва» служит то, что она яв-
ляется оскорблением здравого смысла: credo, quia
absurdum (верую, ибо это абсурдно!)! Когда ученые
сражаются против астрологических бессмыслиц вне стен
«храмов науки», неплохо было бы припомнить, что в са-
мих этих стенах подчас культивируется еще худшая бес-
смыслица» *.
* А л ь в е н X. Происхождение Солнечной системы. — В кн.з
Будущее науки. Международный ежегодник.; 1979, выщ 12,
с. 64.
I 1
Глава 7. К ЗВЕЗДАМ БЫСТРЕЕ СВЕТА
МЫ НЕ ПЕРВЫЕ
Философ. Выявление закономерности движения ма-
териальных тел, света и полей гравитации показало, что
никаких ограничений в скорости относительного пере-
мещения не существует. Почему бы нам не представить,
как будет происходить космический полет со сверхсве-
товой скоростью? Поскольку существует такая возмож-
ность, мы можем ею воспользоваться как первопроход-
чики для дерзновенного научно-технического подвига —
совершить, хотя бы мысленно и в мечтах, полет быст-
рее света к далеким звездам. Существуют ли практиче-
ские возможности, естественно, в будущем, реализовать
подобную идею?
Естествоиспытатель. Вопрос затрагивает чрезвычай-
но сложную проблему, которую можно решить при
условии, если основываться не на фантазиях, а на науч-
ной базе, учитывающей будущие достижения техниче-
ского прогресса чрезвычайно высокого уровня. Конеч-
но, в настоящее время подобная задача кажется несбы-
точной мечтой. Но впечатляющие успехи в области кос-
монавтики вселяют оптимистическую надежду. Рассмот-
рим принципиальные возможности полета со сверхсве-
товой скоростью. Как известно, тяга ракетных двигате-
лей не зависит от скорости движения ракеты, а только
от скорости вытекания газов из сопел двигателей и за-
пасов топлива. О том, какие скорости полета могут
быть достигнуты, можно судить по следующему при-
меру. Пусть у звездолета имеются фотонные ракетные
двигатели, то есть фотоны вылетают относительно кор-
250
пуса со скоростью света. В этом случае, если конечная
масса ракеты будет составлять 1 процент от начальной
массы (такие соотношения бывают и у современных
космических ракет), то ракета может достичь 4,6 ско-
рости света. При перегрузке в одну единицу (космонав-
ты будут воспринимать силу, равную силе веса на Зем-
ле) разгон ракеты до такой скорости будет продолжать-
ся около четырех с половиной лет (здесь не учитывает-
ся сопротивление космической среды, которое при та-
ких скоростях может оказаться значительным и опас-
ным). Во всяком случае, полеты к далеким звездам в
обозримый отрезок времени превращаются из фантасти-
ческих гипотез в реально осуществимые проекты.
Философ. Кстати, здесь мы вовсе не будем перво-
проходцами в таком путешествии. Первыми были Дан-
те и Беатриче, совершившие воспарение в «Рае» при
помощи светового потока и со скоростью света. Данте
так передает свои ощущения от этого полета:
Я видел — солнцем загорелись дали
Так мощно, что ни ливень, ни поток
Таких озер вовек не расстилали.
Звук был так нов, и свет был так широк,
Что я горел постигнуть их начало;
Столь острый пыл вовек меня не жег...
А спустя пятьсот лет в путешествие навстречу несмет-
ным мирам с быстротой солнечных лучей Байрон отпра-
вил героев своей мистерии — Каина и Люцифера (бук-
вальный перевод этого имени — носитель света). «Лети
со мной, как равный, — говорит дьявол Люцифер, двой-
ник гётевского Мефистофеля, воплощение сомнений и
дерзаний, — над бездною пространства — я открою
тебе живую летопись миров прошедших, настоящих и
грядущих».
И Каин отвечает ему:
О дивный,
Невыразимо дивный мир! И вы,
251
Несметные, растущие без меры
Громады звезд! Скажите, что такое
И сами вы, и эта голубая
Безбрежная воздушная пустыня,
Где кружитесь вы в бешеном веселье...
Исчислены ль пути для вас? Иль вы
Стремитесь в даль, сжимающую душу
Своею бесконечностью, свободно?
Можно еще вспомнить Люмена — персонажа фан-
тастической повести знаменитого французского астроно-
ма и популяризатора науки Камила Фламмариона, на-
делившего своего героя способностью перемещаться со
сверхсветовой скоростью.
Естествоиспытатель. Примечательно, что еще с древ-
них времен люди мечтали о путешествии со световыми
и сверхсветовыми скоростями. Это особенно поучительно
для наших современников — людей, которые уже ре-
ально летают в околоземном и межпланетном космиче-
ском пространстве.
В ЗВЕЗДОЛЕТЕ
Философ. Если бы мы вдруг оказались на чудо-ко-
рабле, способном лететь быстрее света, какие картины
открылись бы нам в окружающем мире?
Естествоиспытатель. Попробуем представить. Итак,
мы внутри космического корабля. Первым делом позна-
комимся с его устройством. Помещения, где живут кос-
монавты, просторные и оборудованы всеми средствами
жизнеобеспечения, которые необходимы для длительно-
го космического полета. Здесь каждый агрегат, устрой-
ство и приспособление доведены до совершенства в ре-
зультате многих десятилетий накопленного опыта меж-
планетных путешествий к ближайшим звездам нашей
Галактики. Запасы питания, приготовленные по особым
рецептам, хранятся в герметичных холодильниках, и
252
их хватит на много лет. Свежие овощи и фрукты име-
ется в изобилии благодаря высокоэффективной работе
автоматизированного парникового хозяйства в космиче-
ском отсеке.
Философ. Все это прекрасно. Но «не хлебом еди-
ным» живет космонавт. Что ему придется делать в
условиях длительного межзвездного полета?
Естествоиспытатель. О, чего-чего, а работы и забот
ему хватит. Один перечень так называемых штатных
операций, которые придется выполнять ежедневно
(если время измерять дневными сутками), занял бы
объем целой поэмы. Правда, большинство этих опера-
ций будет выполняться с помощью автоматов и роботов,
что существенно облегчит работу и исключит неритмич-
ность ее выполнения. Не следует забывать, что у авто-
матических помощников электронная память и Они не
забывают о своих обязанностях.
Философ. Какие же обязанности явятся важнейши-
ми и наиболее сложными?
Естествоиспытатель. Кроме жизнеобеспечения, к чис-
лу важнейших можно отнести работы по навигации
космического корабля и управлению его полетом. Задали
навигации чрезвычайно ответственны. От их решения за-
висит не только точное и своевременное достижение на-
меченной цели звездного полета, но и обеспечение без-
опасности полета: в космическом пространстве движутся
многочисленные метеориты и другие тела, а также обла-
ка пыли, встреча с которыми может закончиться авари-
ей или даже катастрофой. При околосветовых и сверх-
световых скоростях полета навигация будет осуществля-
ться в основном в автоматическом режиме. Многочислен-
ные органы чувств корабля—датчики навигационной ин-
формации — способны воспринимать излучения от не-
бесных тел в широком диапазоне частот. Обработка сиг-
налов этих датчиков, выполняемая бортовыми вычисли-
тельными машинами, позволяет определить координаты
местонахождения корабля и скорость движения отно-
253
сительно звездных ориентиров. Основным ядром нави-
гационного комплекса космического корабля явится
автоматическая система для счисления пути относитель-
но инерциального межзвездного пространства.
Философ. Управление движением звездолета, летя-
щего быстрее скорости света, по-видимому, потребует
решения новых технических проблем.
Естествоиспытатель. Конечно, основная научно-тех-
ническая проблема связана с созданием ракетного фо-
тонного двигателя, у которого реактивная сила тяги воз-
никает при выбросе летящего потока вещества — свето-
вого потока. Мощные излучатели света, которыми рас-
полагает двигатель, создают давление света. Это дав-
ление, действуя на корабль, вызывает согласно закону
Ньютона ускоренное его движение. В частности, если
двигатель будет создавать ускорение, например, равное
ускорению силы тяжести на Земле (9,8 м/с2) в течение
9 месяцев, то корабль будет увеличивать скорость поле-
та и достигнет скорости света.
Работа фотонного двигателя обеспечивается мощным
источником энергии, в качестве которого могут быть
использованы ядерные установки. Управление фотон-
ным двигателем и его ядерной установкой осуществ-
ляется системой автоматики, которая регулирует силу
тяги двигателя, режимы работы ядерной установки, а
также обеспечивает безопасность и надежность функ-
ционирования всего энергетического комплекса.
Философ. Но что же увидят космонавты? Ведь самое
главное — это выполнение целевой задачи: изучение
окружающего звездного мира и раскрытие тайны Все-
ленной. Конечно, на звездолете имеется большое разно-
образие научной аппаратуры, которая изучает физиче-
ские характеристики космической среды, звезд и га-
лактик. Однако самый лучший способ познания Приро-
ды, свойственный человеку, все увидеть своими глазами.
Итак, к окнам звездолета!
Естествоиспытатель. При разгоне корабля с пере-
254
Рис, 7.1
грузкой в одну единицу они будут чувствовать себя как
на земной поверхности. Но вот скорость полета прибли-
жается к скорости света. Посмотрим, что произойдет
со звездным миром. Удивительная картина! Звезды в
передней полусфере, наблюдаемые в переднее окно ка-
бины управления корабля, станут намного ярче, а цвет
их — более синим и даже фиолетовым. Кроме того, они
сгрудятся по направлению полета, образуя узорчатый
звездный ковер. Мир видится как будто через линзу,
которая фокусирует его в сжатое изображение (рис. 7.1).
Другими словами, воочию видятся все те эффекты, ко-
торые происходят с потоками света в относительном
движении. Наш корабль движется навстречу звездам,
которые мы видим в передней полусфере, и скорость V
255
Рис. 7.2
его полета складывается со скоростью С,
излучаемого
звездами,
екта
излучения
жевый и
mt
Вследствие этого за счет доплеровского
происходит «голубое смещение» спектров
звезд: красный спектр переходит в оран-
желтый, голубой — в синий и фиолетовый
и т. д.
Смещение звезд по направлению полета — не опти-
ческое искажение окна нашего корабля, а проявления
эффекта аберрации света. Наши глаза воспринимают
изображения звезд в том направлении, по которому
распространяется свет, то есть по направлению вектора
результирующей скорости Сь составленного из суммы
векторов скорости света относительно излучателя (звез-
ды) и скорости полета корабля (на рис. 7.1 обозначе*
256
ны: 1, 2, 3 — видимые звезды; 1', 2', 3' — истинные по-
ложения звезд).
Философ. Обратим внимание на боковые области
звездного неба относительно корабля: звезды стали ре-
же в этом пространстве, а их спектры почти не измени-
лись. Но особенно впечатляющая картина сзади кораб-
ля: звезды не только разошлись относительно друг дру-
га, но значительно покраснели и стали менее яркими.
Многие из них, которые привычно наблюдались в небе,
вообще исчезли и стали невидимыми.
Естествоиспытатель. Здесь наблюдаются те же свето-
вые эффекты — доплеровский эффект и аберрация све-
та, но они проявляются как бы с обратными знаками.
Действительно, раз корабль удаляется от звезд, распо-
ложенных сзади, то доплеровский эффект вызывает
красное смещение спектров излучений. Те звезды, у ко-
торых спектр излучений был близок к красному или
оранжевому, за счет доплеровского эффекта становятся
просто невидимыми для человеческого глаза. Если же
посмотреть в окно через прибор, обеспечивающий инфра-
красное зрение, то многие из этих звезд-невидимок мож-
но вновь обнаружить.
ВИЖУ ЧУДЕСА
Философ. Но вот наступает знаменательное, можно
даже сказать, критическое событие полета: звездолет до-
стигает скорости света и переходит на режим сверхсве-
тового полета. Интересно, что же увидят космонавты,
наблюдая картины звездного мира при сверхсветовом
полете?
Естествоиспытатель. Посмотрите вначале (рис. 7.2)
вперед по курсу, а затем в боковой и задней полусфе-
рах. В звездном мире случилось что-то невероятное:
звезды сгрудились в одно ослепительное облако, по бо-
257
кам относительно корабля они очень редки, а сзади —
абсолютная темнота.
Философ, Подобные чудеса, пожалуй, нетрудно объ-
яснить. Поскольку полет происходит быстрее света, по-
стольку сам свет, излучаемый звездами сзади, просто не
догонит космический корабль. Вследствие этого в зад-
ней полусфере и образуется абсолютная чернота кос-
мического пространства.
Естествоиспытатель. Продолжу мысль: свет, излу-
ченный ранее, еще до начала полета, находится впере-
ди звездолета, и следовательно, он просто догоняет фо-
тоны и натыкается на них. Вследствие этого чувстви-
тельные элементы (или глаза) позволяют увидеть эти
звезды не сзади, а впереди корабля. Вот почему в пе-
реднем звездном облаке такая неразбериха: ведь мы
видим одновременно всю массу звезд, находящихся как
в передней (более яркие), так и в задней полусфере
(значительно слабее по яркости). Такая накладка изоб-
ражений значительно усложняет звездную навигацию
корабля.
Философ. Но, кроме звезд, собравшихся в единый рои
впереди корабля, обнаруживается еще какое-то стран-
ное свечение неба. Что это такое?
Естествоиспытатель. Космическое пространство за-
полнено весьма разреженной материей — атомами,
ионами, электронами, фотонами и другими частицами.
При полете со скоростью менее скорости света такие
частицы сталкиваются с кораблем, вызывая при этом
постепенное разрушение его поверхностной оболочки,
наружного оборудования и смотровых стекол кабин ко-
рабля. Подобные столкновения регистрируются прибо-
рами в виде отдельных вспышек. Но при скорости поле-
та быстрее света частота встреч становится столь зна-
чительной, что для наблюдателя они сливаются в неко-
торый фон звездного неба.
Философ. Путешествуя вместе с нами в мире звезд,
258
Рис. 7.3
читатель, может быть, задает вопрос: почему же он не
видит картин прошлого.
Естествоиспытатель. Картины земной жизни, прохо-
дившей в прошедшие времена, в виде потоков света, из-
лученных материальными объектами, давно уже рассея-
лись и поглотились окружающей средой. Земная атмо-
сфера поглощает значительную долю световой энергии,
особенно в голубом и ультрафиолетовом спектрах. Кро-
ме того, излучения предметов распространяются во все
стороны веерообразно, и по мере удаления их видимый
облик расплывается и слабеет. Таким образом, в меж-
звездном полете хотя и может встретиться какой-либо
фотон — участник древних событий, но составить карти-
ну по нему не представляется возможным.
259
Философ. В такой странной и искаженной картине
звездного мира пут гшественников подстерегают опасно-
сти: корабль летит с огромной скоростью, а небесные
тела на самом деле никуда не исчезают и остаются
на своих местах. Ведь, кроме видимых объектов, могут
быть встречи и с «черными дырами», которые своим
мощным гравитационным полем только «сосут Вселен-
ную», притягивая к себе все материальное и не отдавая
назад ничего, даже свет.
Естествоиспытатель. Конечно, опасность сверхсвето-
вого полета чрезвычайно велика. Правда, известные
еще до полета места нахождения небесных тел могут
быть заложены в память бортовых ЭВМ. Однако встре-
ча с таким «хищником», как «черная дыра», вполне воз-
можна. Обнаружить приближение такого объекта можно
с помощью системы гравиметров (рис. 7.3), размещен-
ных на корабле, и специальных зондов-разведчиков,
выпускаемых во время полета для изучения окружа-
ющего пространства. Поскольку «черная дыра» обла-
дает мощным гравитационным полем, то силу его при-
тяжения можно обнаружить, измеряя градиент этого
поля с помощью системы гравиметров. Конечно, даже
минуя такого «хищника», следует учитывать, что его
гравитационное поле может изменить траекторию и ско-
рость полета.
А КАК ЖЕ СВЯЗЬ С ЗЕМЛЕЙ?
Философ. Полет со сверхсветовой скоростью даст
огромный поток новой информации для познания Все-
ленной: как передать все эти знания на Землю, если
звездолет удаляется от нее быстрее света? Ведь свето-
вой или радиосигнал, посланный в сторону Земли, не
дойдет до нее (по классическому закону сложения ско-
ростей).
Естествоиспытатель. Чтобы решить подобную зада-
260
Рис. 7.4
чу, надо проявить находчивость. Корабль летит мимо
многих небесных тел, которые по сравнению с его ско-
ростью почти неподвижны. Представим следующую кар-
тину: пролетая мимо такого небесного тела, мы направ-
ляем на него с помощью локатора достаточно мощный
световой или радиосигнал (рис. 7.4), который, отразив-
шись от поверхности этого тела, направляется в сторо-
ну Земли. Поскольку скорость распространения такого
сигнала, направленного в сторону небесного тела, равна
сумме скоростей излучения (скорость света) и скорости
полета (более скорости света), то и отраженный сигнал
будет сохранять эту скорость. Следовательно, до нашей
Земли сигнал, передающий информацию от звездолета,
дойдет гораздо быстрее, чем от летательного аппарата,
261
летящего с малой скоростью. Итак, нет худа без добра!
В сверхсветовом полете возникает возможность пере-
дачи сигналов быстрее скорости света.
МНЕНИЯ УЧЕНЫХ
Философ. Захватывающая перспектива! Интересно,
доводилось ли вам обсуждать этот вопрос со специали-
стами-физиками?
Естествоиспытатель. Было дело. На одной из лекций
по космической навигации, прочитанных группе наших
космонавтов, я дал теоретическое обоснование принци-
пиальной возможности полета звездолета со сверхсве-
товой скоростью и технической реализации этой воз-
можности в фотонных ракетных двигателях. Мой рас-
сказ произвел огромное впечатление на слушателей, и
они попросили организовать экскурсию к физикам в
Дубну, чтобы обсудить взволновавшую их проблему
вместе с ведущими советскими учеными.
После экскурсии и ознакомления космонавтов с уско-
рителем элементарных частиц в большом зале состоялась
встреча с физиками. Ученые ждали от космонавтов рас-
сказов о космических полетах, но те заявили, что ни-
чего удивительного сообщить не могут, так как летают
в космосе со скоростями всего лишь 7—8 км/с, несрав-
нимыми со скоростями, достигаемыми в ускорителях.
Тогда выступил я и повторил свое обоснование реальной
возможности сверхсветового космического полета.
Оппонировал мне один известный академик, заявив-
ший, что все это чрезвычайно любопытно, и с некоторой
иронией спросил, действительно ли верю я в воз-
можность такого полета. На это я ответил: «Решение
проблемы полета быстрее света базируется не на вере
в бога или черта, а на научно обоснованных расче-
тах». — «Ну, если так, — заметил академик,— то мы
считаем, что двигаться быстрее света невозможно! Если
262
вы с этим не согласны, то докажите, что у фотона есть
масса покоя. Иначе всем вашим рассуждениям о'звездо-
лете поверить никак невозможно».
Философ. Вопрос, поставленный перед вами, не имеет
прямого отношения к затронутой теме. Природа фотона
мало изучена, особенно свойства его массы. Если бы
отон имел некоторую массу покоя, не равную нулю, то
по теории относительности его масса при скорости, рав-
ной скорости света, была бы равна бесконечности.
А так как в полете со скоростью света масса фотона
ничтожно мала (почти в тысячу раз меньше электрона),
то отсюда был сделан вывод о том, что масса покояще-
гося фотона равна нулю. Но ведь об этом сказано во
всех работах по теории относительности и даже в учеб-
никах по физике для средней школы. По-видимому, ака-
демик этим вопросом хотел вас просто «поставить на
свое место».
Естествоиспытатель. Вы правы: вопрос ставил меня
в неловкое положение. Публика в зале неодобрительно
зашумела. Чей-то голос произнес: «Опять старые пе-
ленки ворошить будем!» Видно было, что эта проблема
о массе фотона всем изрядно надоела. Так как времени
на обдумывание этой почти безнадежной ситуации не
было, то мне пришла мысль обострить ее и выиграть
хоть одну-две минуты. Итак, я предложил академику па-
ри: поскольку всем присутствующим в зале слушать
рассуждения о массе фотона не интересно, то я предла-
гаю всю полемику сократить до предельного минимума,
всего две минуты. За первую минуту я излагаю свою
точку зрения на поставленный вопрос, а в течение вто-
рой минуты мой оппонент меня опровергает.
Публика оценила мое предложение как «сверхнаг-
лость» и долго аплодировала (этот интервал времени
был использован мною для обдумывания ответа). Но
пари было заключено, и я начал излагать следующий
мысленный эксперимент. Представьте себе, обратился я
к публике, что на левой стороне зала установлены ис-
263
точники света (все с шумом повернулись в эту сторону,
глядя на пустую стену). От этих источников поток света
направлен в правую сторону зала, где расположено
зеркало (все повернулись к противоположной стене за-
ла, где зеркала не было). Фотоны, достигнув зеркала со
скоростью света, отражаются от него и летят в обрат-
ную сторону с той же скоростью. Заметим, что свет от-
ражается, а не переизлучается, поскольку поверхность
зеркала холодная и температура его не меняется. В мо-
мент удара о зеркало скорость фотона равна нулю, а
его импульс (равный тС, где т — масса фотона) соз-
дает давление света, которое уже многие десятилетия
обнаруживается экспериментально и используется в ря-
де технологий на производствах. Если бы в этот момент,
когда скорость движения фотона равна нулю, у него не
было бы массы (так называемой «массы покоя»), то ни-
какого давления на зеркало не было бы (если массы
нет, то нечем создавать импульс!). А так как давление
света есть, то, следовательно, у фотона имеется масса,
которая проявляется в момент удара о зеркало. Отсюда
следует вывод, что у фотона имеется масса, как мера
количества его вещества, которая не зависит от скоро-
сти его движения. Таким образом, гипотеза об измене-
нии массы тела в зависимости от его скорости движения
является ошибочной. Я кончил излагать и не вышел по
времени за предел одной минуты.
В зале стояла глубокая тишина. Академик напря-
женно смотрел на свои часы, готовясь что-то сказать.
А когда его минута кончилась, он встряхнул головой и
заявил, что изложенный мною мысленный эксперимент
содержит не только умозрительные положения, но и
экспериментальные доказательства. Поэтому для опро-
вержения моих выводов ему потребуется по крайней
мере полгода. В зале поднялся страшный шум и смех,
академик согласился, что проиграл пари.
Философ, Помимо доказательства наличия у фотона
массы покоя, ваш мысленный эксперимент, который не-
264
трудно осуществить на практике, является еще одним
дополнительным и неоспоримым доказательством того,
что скорость света относительно приемника вопреки
постулату Эйнштейна не может быть постоянной хотя
бы потому, что, достигая приемника, фотон сбавляет
свою скорость до нуля (с—*-0).
Естествоиспытатель. Да, это так.
Философ. Каков же был итог вашего диспута с ака-
демиком и как реагировали другие физики на публич-
ную полемику?
Естествоиспытатель. После завершения этой своеоб-
разной дуэли ко мне подошли некоторые из присутству-
ющих, поздравляя с удачным ответом на поставленный
вопрос о массе фотона, а также высказывали поддерж-
ку идеям о звездолете и сверхсветовом путешествии.
Философ. Ну, а что же вам ответил академик через
полгода, как он обещал?
Естествоиспытатель. Прошло уже несколько лет, а от-
вета до сих пор я так и не дождался. Подождем еще.
Все равно без открытых и честных дискуссий, без плю-
рализма мнений наука не может нормально развивать-
ся. Другого пути у нее попросту нет. Конечно, реализо-
вать с помощью звездолета полет быстрее света чрез-
вычайно трудно. Однако человечество уже сделало пер-
вые шаги в космосе, которые были совсем еще недавно
только мечтой. Поэтому дерзновенные мечты, основанные
не на фантазии, а на научной основе, рано или поздно
будут реальностью. Ускорить решение подобной зада-
чи галактического масштаба — дело будущих поко-
лений.
Философ. Уверенность в том, что рано или поздно
это свершится, опирается на гносеологический опти-
мизм — следствие философского вывода о неведающей
границ познаваемости материального мира и неисчерпа-
емости духовных потенций человека. Диалектико-мате-
риалистическое миропонимание вооружает человека
осознанием своей исторической миссии и ответственно-
265
сти на том отрезке общественного развития, с которым
связана его собственная судьба, но от которого — в со-
ответствии с личным вкладом каждого — зависит также
и судьба последующих поколений. Он — носитель и хра-
нитель материального и духовного богатства, вырабо-
танного предшественниками. Он — связующее звено
между прошлым и будущим. Он, наконец, не просто
представитель своего народа и своей эпохи. Он — пла-
нетарное и солярное существо (жизнь на Земле невоз-
можна без Солнца), существо космическое, связанное
множеством неразрывных и не до конца еще выявлен-
ных нитей со Вселенной. Вселенной, горизонт которой —
бесконечность, а прошлое и будущее — вечность.
СОДЕРЖАНИЕ
От одного из авторов . ......................... 3
Глава Л Нет границ у познания......................... 6
Глава 2. Картина, которую нарисовали ученые , в . 29
Глава 3. В плену иллюзий и парадоксов . , . в . 68
Глава 4, Да будет свет!...................< » . . . 100
Глава 5. Тайны всемирного тяготения . е в , , в 166
Глава 6. В прекрасном и яростном мире.................222
Глава 7. К звездам быстрее света 250
Демин В. Н., Селезнев В. П,
Д 30 Мироздание постигая...: Несколько диалогов
между философом и естествоиспытателем о совре-
менной научной картине мира / Худож. Д. Б. Ка-
менщиков.— М.: Мол. гвардия, 1989. — 267[5] с., ил.
ISBN 5-235-01047-7
В книге, написанной в форме диалогов, иа основе новейших
научных данных рассматривается современная картина мира,
многие таинственные явления — природа света, загадки про-
странства и времени, происхождение Вселенной, «черные ды-
ры», «красные карлики» .. Авторы книги, обращаясь к глубо-
ким философским проблемам естествознания, не избегают
острых углов, полемизируют с устоявшимися точками зрения,
предлагают новые подходы в освещении не познанных еще
тайн мироздания. Книга рассчитана на широкий круг чита-
телей.
0300000000—331
078(02)—89 54—90
ББК2
ИБ № 6739
Демин Валерий Никитич, Селезнев Василий Петрович
МИРОЗДАНИЕ ПОСТИГАЯ...
Заведующий редакцией С. Дмитриев
Редактор С. Перевезенцев
Художественный редактор В. Тихомиров
Технический редактор Е. Брауде
Корректоры Н. Хасаия, Е. Дмитриева
Сдано в набор 05.07.89. Подписано в печать 13.11.89. А12931.
Формат 70X108732. Бумага типографская № 2. Гарнитура «Лите-
ратурная». Печать высокая. Условн. печ. л. 11,9. Услови. кр.-
отт. 12,23 Учетно-изд. л. 12,3. Тираж 50 000 экз. Цена 55 коп.
Изд. № 1828. Заказ 9—583.
Набрано и сматрицировано в типографии ордена Трудового
Красного Знамени издательско-полиграфического объединения
ЦК ВЛКСМ «Молодая гвардия». Адрес ИПО- 103030, Москва,
Сущевская, 21.
Отпечатано на полиграфкомбинате ЦК ЛКСМ Украины «Мо-
лодь» ордена Трудового Красного Знамени издательско-поли-
графического объединения ЦК ВЛКСМ «Молодая гвардия»:
252119, Киев-119, Пархоменко, 38—44.
ISBN 5-235-01047-7