kirill_nav_1

Categories:

Пространство и время для философии как "объективная реальность" - 14

Безусловно, указанный «парадокс»  — то есть «противоречие» между принципом относительности Галилея, согласно которому движение системы отсчета всегда относительно и определяется только в отношении какой-либо другой системы отсчета, и тем, что свет движется объективно, независимо от каких-либо систем отсчета — можно разрешить и чисто формальным способом. По крайней мере, что касается движения света. В самом деле, ведь фотон, как полагают современные натурфилософы, не имеет массы (в том числе массы покоя), и поэтому движение фотона в пространстве со скоростью света нельзя считать «движением по инерции» или каким-то движением, схожим с тем, как движутся в пространстве тела или частицы с массой. Проще говоря, фотон не является системой отсчета, как ее определил Галилей, как она понимается в современной натурфилософии, и как это понимаем мы. Более того, даже определить координату фотона в пространстве можно только при его столкновении с системой отсчета, в результате чего фотон уничтожается. Поэтому и говорить о какой-то объективной или, тем более, «абсолютной» системе отсчета — которая существовала бы отдельно от систем отсчета, связанных с массой, и которая нарушала бы принцип относительности Галилея — здесь не приходится.

Но здесь важно то, что свет, несомненно, перемещается в пространстве, и при этом он перемещается от одной системы отсчета — источника света — к другой системе отсчета — к приемнику света. Как это происходит — мы не знаем, и современные натурфилософы тоже не знают, но мы знаем, что свет при этом движется в пространстве с определенной и постоянной скоростью. И это придает особую важность этому движению для понимания природы пространства-времени, так как движение света показывает, что движение в пространстве-времени возможно как движение объективное (или «абсолютное», если угодно), и такое движение происходит независимо от каких-либо систем отсчета, и происходит оно как прямолинейное и равномерное движение. А значит, пространство уже обладает какими-то физическими свойствами, которые не зависят ни от каких систем отсчета в этом пространстве. 

А проблема инертности массы — которую мы обозначили в нашем примере с космическим кораблем и которую разрешить чисто формально уже невозможно — показывает это еще более ясно. Конечно, мы понимаем, что ускорение кораблю придает реактивная струя двигателя, и что эту струю можно даже рассматривать как отдельную систему отсчета, которая, хотя и движется вместе с кораблей, но существует отдельно от него — но здесь проблема вовсе не в этом. Проблема в том, что ускоренное движение обнаруживает себя внутри корабля точно так же, как мы обнаруживаем ускоренное движение в купе поезда, движущегося относительно земли. Да, космонавты на борту этого корабля не смогут отличить, находится ли корабль в покое или движется прямолинейно и равномерно — как это физически неотличимо и на Земле, но то, что корабль ускоряется — это будет ясно без относительно к каким-либо системам отсчета. 

А значит, ускоренное движение имеет такой же объективный характер, как и движение света — то есть оно также не определяется через другие системы отсчета и существует объективно. А значит, и инерционное движение (как прямолинейное и равномерное или как состояние покоя) есть также нечто объективное, так как оно обнаруживает себя как отсутствие сил, возникающих при всяком ускорении (или как равновесие сил). И поэтому возможность всякого движения уже не может быть объяснена только существованием других систем отсчета, относительно которых мы рассматриваем всякое движение, а может быть объяснена только объективными физическими свойствами самого пространства-времени. То есть тем, что инертность тела (как свойство материи, определяемое через массу) уже каким-то образом физически связана с пространством-временем как с физической реальностью, оказывающей воздействие на это тело с его массой. 

Но если гравитация остается для современной натурфилософии загадкой, то инертность остается еще большей загадкой. Хотя ведь вся «физика Ньютона» — это по сути определение этой инертности. В самом деле, если первый закон Ньютона вводит понятие инерциальной системы отсчета, а второй определяет, как эта инертность проявляется при воздействии внешней силы, то третий закон — это просто «закон сохранения инертности тел». Более того, и ОТО, в сущности, сводит явление гравитации к инертности — ведь при свободном падении тела или при взаимодействии с гравитационным полем тело по сути «движется по инерции», как и при равномерном прямолинейном движении, и если оно при этом получает ускорение — то только потому, что искривляется «мировая линия» пространства-времени, по которой движется это тело. Гравитация в ОТО — это частный случай инертности, и тождество между гравитационной и инертной массой существует в ОТО как отождествление первой со второй, а не наоборот. 

"Свободное падение"  - то есть падение под действием силы тяжести (в гравитационном поле Земли) - в ОТО понимается как "движение по инерции", но в искривленном пространстве-времени, и поэтому это "движение по инерции" получает ускорение.
"Свободное падение" - то есть падение под действием силы тяжести (в гравитационном поле Земли) - в ОТО понимается как "движение по инерции", но в искривленном пространстве-времени, и поэтому это "движение по инерции" получает ускорение.

Конечно, я далеко не первый, кто задает такие вопросы — и такие вопросы возникали (и возникают) и среди натурфилософов. И они пытались (и пытаются до сих пор) на них как-то ответить. В частности, свое объяснение всему этому безобразию предложил австрийский физик Эрнст Мах (тот самый, в честь которого названо «число Маха», скорость звука, через которое иногда определяют скорость самолетов и ракет), которое в истории физики известно как «принцип Маха»:

  1. Существование пространства и времени неразрывно связано с существованием физических тел. Удаление всех физических тел прекращает существование пространства и времени.
  2. Причиной существования инерциальных систем отсчёта является наличие далёких космических масс.
  3. Инертные свойства каждого физического тела определяются всеми остальными физическими телами во Вселенной и зависят от их расположения. 

Обратим внимание, что Мах ставил под сомнение существование пространства-времени как объективной реальности, которая может существовать отдельно от тел (систем отсчета). И это по-своему вполне обоснованное предположение, так как оно отчасти вытекает из принципа относительности. И обратим также внимание, что инертные свойства тел и существование инерциальных систем отсчета он по сути выводил и объяснял через гравитацию.

Этот «принцип Маха» в свое время активно обсуждался среди натурфилософов, однако довольно скоро стало понятно, что он не дает объяснение ни природе инертности, ни, тем более, пространства-времени. «Вывести» инертность из гравитации невозможно — тем более как гравитационное влияние звезд или Вселенной. И наш космический корабль из нашего примера, конечно, обладает инерцией вовсе не по причине существования звезд. А пространство-время, как мы показали, также нужно понимать как объективную реальность, которая не зависит и не определяется системами отсчета.

Да, на больших скоростях, близких к скорости света, возникает т.н. релятивистский эффект, но связан он исключительно с тем, что никакое взаимодействие (если не считать гравитационное взаимодействие, которое, как мы объяснили ранее, является совершенно особым) не происходит «мгновенно» — скорость любого взаимодействия между системами отсчета в пространстве ограничена скоростью света. То есть это скорее проблема даже не систем отсчета и самого взаимодействия, а проблема передачи информации. И при больших скоростях информация, которую мы получаем о какой-либо системе отсчета, приходит «с опозданием» — то есть сама эта система отсчета в своей собственной системе отсчета уже существует иначе. И отсюда возникает релятивистский эффект. То есть, если говорить философским языком — то это проблема чисто гносеологическая, а не онтологическая, если говорить языком математики — то это проблема преобразования системы координат пространства-времени при переходе из одной системы отсчета в другую, а для физики — это просто проблема эксперимента и наблюдения. 

Пространство-время не только существуют объективно — то есть независимо от существования систем отсчета, но и оказывают воздействие на материю — что проявляется как свойство инертности материи в пространстве-времени, которое описывает физика Ньютона. И мы можем полагать, что законы Ньютона — то есть инертность материи в пространстве-времени — являются универсальными, и действуют эти законы для всей материи во всей Вселенной, во всем пространстве-времени, и независимо от того, определяем мы их через другие системы отсчета или нет. И при этом мера этого инертного свойства материи — инертная масса — оказывается равна массе гравитационной. А само гравитационное поле существует как искривление пространства-времени. То есть инертность и гравитация настолько тесно связаны с физическими свойствами пространства-времени, что отделить их невозможно.

А значит?     

Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic