Конец зигзага на пути познания? По материалам публикаций журнала Президиума Российской академии наук

.

Гёттингенский профессор, однако, пошёл гораздо дальше: находясь на пике творческой активности (ему исполнилось всего сорок четыре), он решает оставить издавна увлекавшую его теорию чисел ради того, чтобы придать СТО достойную её геометрическую форму. В октябре 1908 г. Минковский выступил на собрании естествоиспытателей в Кёльне с вызвавшим сенсацию докладом, который начинался так: «Воззрения на пространство и время, которые я хочу изложить перед вами, возникли на экспериментально-физической основе. Их тенденция радикальна. Отныне пространство само по себе и время само по себе обречены на превращение в фикцию, и лишь некое единение обоих сохранит объективную реальность»

. Профессор действительно считал некогда не слишком внимательного к своему предмету студента весьма нерадивым и сейчас поступил с его неухоженным детищем так, как подсказало ему чутьё высокого профессионала: добавив к трём пространственным координатам давно известной прямоугольной системы координат четвёртую – «временн?ю», он представил СТО в форме четырёхмерной геометрии – своеобразной клетки, в которую поместил (по аналогии с материальной точкой классической механики) «точку-событие». Совокупность таких не совсем обычных точек, создающих, по его мнению, пространственно-временное многообразие, он назвал «миром», а путь, изображающий движение в нём какой-либо частицы – «мировой линией». Правда, сама световая скорость превращалась здесь в некое подручное средство; «временная» координата, в которую она входила, имела самую обычную мерность длины, хотя и приобретала некую «мнимость». Зато она прекрасно вписывалась в уравнение пространства четырёх измерений, позволяя без всяких усилий производить любые преобразования такой координатной системы. Казалось, что здесь просто-таки торжествует закон «экономии мышления», обнаруженный Махом, хотя аналогия виделась достаточно формальной (у Маха экономия мышления создает связь между ощущениями, у Минковского «экономные» связи образовали исключительно математические символы, наделённые физическим содержанием). И всё же…

Нововведение в целом было встречено физиками с энтузиазмом: оно было не только простым, но ещё и в определённой мере зримым. Вся новизна СТО прекрасно усваивалась отлаженным аппаратом аналитической механики, которым давно гордилось классическое естествознание; главное же – появлялась реальная надежда на полное и необратимое воссоединение классической механики с электродинамикой Максвелла и оптическими явлениями… Нет ничего удивительного в том, что и сам Эйнштейн, несмотря на своё, вероятно, достаточно сдержанное отношение к приёмам «чистой» математики (замечания гёттингенских небожителей по отношению к нему, скорее всего, имели под собой некоторое основание), не только признал произведённую без его ведома геометризацию СТО, но тут же начал активно её пропагандировать, правда, в одиночку, поскольку сам автор её скончался всего через четыре месяца после выступления в Кёльне. Доклад его, носивший название «Пространство и время», оказывался, таким образом, своеобразным завещанием, оставленным физикам: «Трёхмерная геометрия становится главной в четырёхмерной физике»

. Что касается трёхмерной геометрии, то здесь никаких особых проблем не предвиделось. Из исторической практики многих тысячелетий следовало, что она прекрасно справлялась с осуществлением пространственных измерений. Представления же о трёхмерности самого пространства стало формироваться, вероятно, лишь после того, как Галилей обратил внимание на то, что всякая точка в пространстве является началом трёх взаимноперпендикулярных направлений.

Но это было лишь начало. Решающая же роль в активном распространении и закреплении представления о трёхмерном пространстве, несомненно, принадлежит Декарту, который был твёрдо убеждён, что пустоты в мире нет, и вещество, по существу, совпадает с пространством: «Пространство, или внутреннее место, также разнится от телесной субстанции, заключённой в этом пространстве, лишь в нашем мышлении. И действительно, протяжение в длину, ширину и глубину, составляющее пространство, составляет и тело»

. Именно Декарт первым «физикализировал» пространство, считая, что оно обладает непроницаемостью. Он же заложил основы аналитической геометрии в качестве метода объединения геометрии с алгеброй, открыв дорогу применению системы координат, названной его именем. Но это значит, что рассматриваемая в геометризованной СТО трёхмерность пространства целиком обусловливалась мировоззрением Декарта и оказывалась вне его условной и несостоятельной. Между тем всё, что так или иначе касалось проблем абсолютного и относительного пространства, имеющих отношение к основам СТО, было связано исключительно с мировоззрением Ньютона, а вовсе не Декарта.

А что же Ньютон, которому в год кончины Декарта исполнилось всего семь лет? Он, конечно же, в период своей учёбы в Кембридже знакомится с трудами Декарта, но в его мировосприятии мерность пространства не только не отождествляется с мерностью вещества, заполняющего его, но и сама по себе мерность оказывается результатом непрерывного движения. Это следует со всей очевидностью из его трактата «О квадратуре кривых», изданного, кстати, когда автору пошёл седьмой десяток (стало быть, сомневаться в устойчивости его взглядов на мир не приходится): «Линии описываются и по мере описания образуются не приложением частей, а непрерывным движением точек, поверхности – движением линий, объёмы – движением поверхностей, углы – вращением сторон, времена – непрерывным течением и т. д. Такое происхождение имеет место и на самом деле в природе вещей и наблюдается ежедневно при движении тел»

. Оставаясь на такой позиции, приходим к выводу, что участвующая в образовании линейной (одномерной) формы точка сама по себе пространственной мерности лишена. Казалось бы, её и представить в таком случае совершенно невозможно. Однако всё обстоит по-другому: классическое естествознание, которое твёрдо стоит на том, что пространство однородно (все точки в нём равнозначны) и изотропно (все направления в нём равноправны), предоставляет именно такую возможность. Рассуждения очень просты: во-первых, если все направления равноправны, то это равноправие должно проявляться и в одной-единственной точке; во-вторых, если все точки в пространстве равнозначны, то равноправие направлений должно проявляться в любой из точек. Отсюда общий вывод: однородное и изотропное пространство может быть представлено как бесконечное множество точек, каждая из которых является центром бесконечного множества направлений.

Но, возможно, это и есть то самое абсолютноепространство Ньютона, которое «по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остаётся всегда одинаковым и неподвижным»

, вокруг которого сломано столько копий?! Эйнштейну, которому в его поисках был далеко не чужд прагматизм, бесполезность такого понятия казалась вполне очевидной – этого было достаточно, чтобы считать абсолютное пространство несуществующим. Впрочем, он даже в 1953 г. вынужден был признать, что преодоление понятия абсолютного пространства представляет собой «процесс, который, по-видимому, не закончился ещё и поныне»

. Конечно, вездесущность движения, явленная в неуничтожимости скорости, казалось бы, полностью лишала всякого здравого смысла предположения о полной неподвижности, об абсолютном покое. Правда, не известный, по всей вероятности, ни ему, ни, пожалуй, Ньютону Николай Кузанский заявлял нечто совсем иное: «Никакое движение не абсолютно: абсолютное движение есть покой и бог, а в нём свёрнуто заключено всякое движение»

. Однако всё это выглядело бесконечно далёким от непосредственных начал натуральной философии, которым оба они хранили верность, и в которых места богу просто не находилось. Зато в них присутствовала всё та же скорость. Как оказалось, ни Эйнштейн, ни его далёкий предшественник, так и не использовали полностью познавательный потенциал, заключённый в этом понятии, что, впрочем, относится и к понятию точки, которую без каких бы то ни было сомнений считали основой бытия неоплатоники Плотин и Прокл, уже упоминавшийся христианский их последователь Николай Кузанский, наконец, наш с вами современник Алексей Лосев. Действительно, если бытие – нечто, то именно точка совмещает в себе качественность, неделимость, единичность.

Но это далеко не всё. Мы находим у Лосева следующий тезис: «Бытие как точка есть одновременно и одна-единственная точка, и бесконечное множество точек, раздельных одна от другой и слитых одна с другой – одновременно. Точка, находящаяся сразу везде, есть одна и единственная точка»

. Такое, оказывается, может быть, потому что точка обладает бесконечнойскоростью. Дело в том, что при этом она… покоится. Данный парадокс покоя и движения, обнародованный Лосевым ещё в 30-е годы прошлого века и позже воспроизводимый в его работах неоднократно, логически безупречен: если точка движется с бесконечной скоростью, то она в любой момент времени находится в любой точке своего пути, стало быть, действительно покоится.

Сразу оговоримся: сам Лосев относил своё открытие исключительно к смысловой сфере, которая в основах его учения о выразительно-смысловой символической реальности представляет собой самый настоящий пластбытия, не зависимый от человеческого сознания, где точка является формой бесконечности. Между тем своеобразный её геометрический анализ, выполненный Лосевым, позволяет прийти к выводу, что приведённый выше образ точки пространства – центра направления – полностью совпадает с рассматриваемой им формой. Означает это, что истинное пространство, будь то развиваемое Кузанским представление Плотина о сфере, чей центр везде, а границы нигде, или абсолютное пространство Ньютона; обсуждаемый современной наукой «вакуум», обладающий неизвестно откуда взявшейся энергией, или являемая обыденному человеческому сознанию таинственная бездна – не что иное, как реальное бытие точки-бесконечности. Принципиальное отличие её от зримой окружности, не имеющей ни начала, ни конца, в том, что у неё начало и конец совпадают. Поэтому в основе её бытия – неустранимая двойственность: точка – центр сходящихся и одновременно расходящихся направлений. Самим Лосевым был предложен следующий вывод: «Реальный материальный мир есть реализация и материализация бесконечности. Материя есть материал, из которого состоит материальный мир, и – инобытие, в котором осуществляется бесконечность»

.

Отсюда ясно видно: курс, которым следовал Эйнштейн, был иным и не мог не привести, в конечном счёте, к драматическим последствиям. Полная неудача Эйнштейна в попытках создать теорию единого поля, объединяющего электромагнитное и гравитационное взаимодействия, была предрешена задолго до начала этих попыток. Увы, его принципиальный скептицизм иногда не срабатывал, и он доверялся чужим суждениям. Сначала это был Минковский, чей «мир» сулил полное благоденствие физикам; затем – Мах с его убеждением, якобы навеянным самим Ньютоном, о том, что источник как инерции, так и гравитации заключён в самой массе. Предсказывая искривление световых лучей, он и не подозревал, что подтверждает правоту Плотина-Кузанского о реальности их Вселенной с её вездесущей прямизной радиусов и кривизной сферы, а по существу, о «модификации» не признаваемого им самим абсолютного пространства. Вот и выходит, что судьба его оказывается схожей с участью знаменитого генуэзца, до конца жизни убеждённого в том, что им открыт всего лишь новый путь в Индию, а вовсе не целый континент, который, как оказалось, в давние времена посещали и викинги, и даже, вроде, финикийцы.

И всё же Эйнштейн несравненно удачливей Колумба, в чьём активе всего лишь одна Америка. Удача сопутствовала Эйнштейну, когда он действительно отвергал любые авторитеты, полагаясь исключительно на свою могучую интуицию. Свою Нобелевскую премию он получил вовсе не за создание теории относительности, а за «заслуги в области теоретической физики и, в особенности, открытие закона фотоэлектрического эффекта». На всю жизнь он остался верен своим убеждениям во всём, что касалось световых квантов и их действия. В сегодняшнем триумфе лазерной техники ему принадлежит особое место – идеи Эйнштейна продолжают жить и творить.

Тюийье П. Крот и мотылёк (Заметки об Эйнштейне, науке и субъективности) // Курьер ЮНЕСКО. 1979. Июнь. С. 28.

Мардер Л. Парадокс часов. М., 1974. С. 89.

Брода Э. Влияние Эрнста Маха и Людвига Больцмана на Альберта Эйнштейна // Проблемы физики: классика и современность. М., 1979. С. 283.

Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. М., 1989. С. 191—192.

Послание А. Эйнштейна 43-му съезду Итальянского общества развития наук в 1950 году// Курьер ЮНЕСКО. 1979. Июнь. С. 31.

 Эйнштейн А. Собрание научных трудов. В 4 т. М.: Наука. Т. 4. 1967. С. 278.

Рид К. Гильберт. М., 1977. С. 149.

Там же.

Там же. С. 150.

Декарт Р. Избр. произведения. М., 1950. С. 469.

 Цит. по: Кудрявцев П. С. История физики. М., 1948, С. 197.

Цит. по: Крылов А. Н. Собр. трудов. Т. VII. М. Л., 1936. С. 30.

Эйнштейн А. Указ. соч. С. 347.

Кузанский Н. Соч. В 2 т. М.: Мысль. Т. 1. С. 130.

 Лосев А. Ф. Диалектические основы математики // Хаос и структура. М., 1997. С. 523.

Там же. С. 526.

«Энергия: экономика, техника, экология»

2006. №6. С. 64—67.

На пути к познанию природы светового кванта

Опубликованная в нашем журналестатья С. В. Гальперина «Альберт Эйнштейн – Колумб в физике»(см. Энергия. 2005. №11)вызвала определённый интерес наших читателей, в связи с чем наш корреспондент Т. Л. Мышко решила побеседовать с автором и уточнить некоторые позиции по затронутым в статье вопросам.

– Семён Вениаминович, проблемы, поднимаемые в вашей статье, без сомнения, интересны. По-видимому, они могли бы стать, прежде всего, предметом дискуссии в сфере истории естествознания. Что же касается их актуальности, то она, сама по себе, думается, достаточно проблематична, учитывая круг вопросов, который охватывает тематика нашего журнала.

– Не могу с вами согласиться, поскольку исхожу из того, что центром упомянутого вами круга служит энергия, – явление поистине универсальное, вселенское, конечно же, никак не умещающееся в известную сейчас даже школьнику формулу Е=mс

, которая, к тому же весьма далека от проблем, вынесенных в само название вашего журнала.

– Но ведь и вы в своей статье не уделяете внимания непосредственно этому явлению, упомянув его всего один раз и то лишь вскользь, как гипотетическую «энергию вакуума».

– В чём-то я попытаюсь оправдаться. Дело в том, что, несмотря на отсутствие упоминания об энергии, именно она создала незримый фон при обсуждении творчества Эйнштейна, связанного так или иначе с движением, поскольку её принято считать единоймерой различных форм движения, а условие сохранения энергии всё ещё остаётся оселком, на котором проверяется надёжность теории, объясняющей динамические процессы любого уровня. Тем не менее вы правы: содержание статьи осталось где-то в стороне от вопросов даже сугубо стратегического характера, находящихся в поле зрения вашего журнала. Имеется, правда, возможность несколько исправить положение, но для этого нам с вами придётся временно отвлечься от проблем, которые решал Эйнштейн, и для начала попытаться апеллировать к иным авторитетам.

– Что ж, я готова к такому повороту беседы, но кого именно вы имеете в виду?

– Я имею в виду, прежде всего Нобелевского лауреата академика Алфёрова, чьё мнение, высказанное, пусть и в неформальной обстановке, мне довелось услышать не так давно. Ему, герою телепередачи «Линия жизни», буквально «под занавес» задали вопрос: верит ли он в то, что показанные в старом кинофильме «Весна» события (прямое получение от Солнца энергосодержащей светоносной «солнечной материи») могут в будущем стать реальностью? Свой ответ Жорес Иванович, традиционно упомянув о многообещающих попытках науки сделать для страдающего от нехватки энергии человечества главным её источником термоядерные превращения (осуществляемые, естественно, без участия Солнца), завершил, тем не менее, достаточно оптимистично: да, мол, я считаю, что такое вполне возможно. В связи с этим нельзя не вспомнить, что и Фредерик Жолио-Кюри, запустивший ещё в конце 1948 г. свою «Зоэ» – первую в мире атомную установку, энергия которой предназначалась исключительно для мирных целей (???, по-гречески, «жизнь»), тем не менее, был убеждён, что будущее – в использовании человечеством непосредственно энергии солнечного света. Он даже приводил в пример усвоение его зелеными растениями. Действительно, фотосинтез играет определяющую роль в жизни биосферы. Однако человечеству всё же нужна принципиально иная форма овладения энергией солнечного света, которая была бы не просто приемлемой, но именно оптимальной как технологически так и экономически, не говоря уже об её экологичности. Надеюсь, вы не против именно такой постановки вопроса?

– Конечно, я не против. Но она, насколько я понимаю, отражает лишь благие намерения, не более того. Ведь имеющиеся к настоящему времени методы усвоения солнечной энергии весьма далеки от предложенного вами комплекса критериев оптимальности, и пока что не предвидится какой-либо возможности его достичь.

– Полностью согласиться с вашей оценкой положения дел не могу, поскольку считаю её чересчур пессимистичной, по крайней мере, по отношению к такой форме энергии, как электрическая. Хочу напомнить вам, что на рубеже XIX—XX веков с появлением лампы накаливания Эдисона самым впечатляющим результатом использования электрической энергии стало превращение её в световое излучение благодаря разогреву электрическим током нити внутри стеклянного баллона. Техническое и технологическое осуществление этого процесса не было связано, согласитесь, с особо глубоким проникновением как в природу электричества, так и самого светового излучения. Сейчас, по прошествии целого столетия, дело обстоит совершенно по-иному, поскольку всё яснее вырисовывается не просто настоятельная необходимость, но и прямая неизбежность освоения обратного процесса – преобразования практически неиссякаемой и неограниченной по мощности энергии светового солнечного излучения непосредственно в электрическую. А это, несомненно, требует качественно иного уровня и теоретических знаний, и технологии. Но как раз здесь, по моему глубокому убеждению, к настоящему времени образовался весьма значительный перекос. Мощный прорыв в сфере высоких и тонких технологий позволяет на сегодняшний день с определённой уверенностью утверждать, что требуемый для такого освоения технологический уровень достигнут или, по крайней мере, весьма близок к этому. Что же касается уровня познания природы как самого электричества, так и света, то он оказывается совершенно недостаточнымдля решения требуемых задач. Именно это и представляет собой самое настоящее «узкое» место, скорейшая «расшивка» которого не просто желательна, но крайне необходима.

– Возможно, вы и правы, но тогда это означает, что придётся ставить под сомнение нынешнюю научную трактовку электрических и оптических явлений?

– Дело вовсе не в чьих-то сомнениях. Я просто обращаю ваше внимание на факт отставания имеющегося на сегодня теоретического уровня в этой области от прикладной сферы, определяемой возможностями нынешних высоких технологий. Проблема же реального «освоения процесса» в том, что его осуществление требует предварительного просветления самого человеческого разума. Должна быть, наконец, ясно осознана природа электромагнитных явлений и получены прямые ответы на вопросы, постановка которых уже давно игнорируется наукой, опирающейся на сугубо феноменологический подход, предполагающий полное отсутствие интереса исследователя к «природе вещей». В связи с этим особую драматичность приобретает сделанное Эйнштейном в 1951 году в письме своему другу Мишелю Бессо признание, которое я позволю себе процитировать: «Все эти пятьдесят лет упорных размышлений не приблизили меня к ответу на вопрос „Что такое световые кванты?“». Далее, обратите внимание, он добавил: «Конечно, сегодня каждый мошенник думает, что он знает ответ, но он обманывает сам себя».