Проблемы пространства-времени
Проблемы пространства-времени
В шестьдесят лет, находясь в Париже, начал Владимир Иванович обдумывать феномен времени. Сказались постоянные упоминания о теории относительности в научной и философской литературе, в массовой печати и в беседах с учеными.
Появился новый стимул к познанию столь таинственных субстанций, как время и пространство, вещество и энергия.
Он привык представлять время незримым потоком, пронизывающим всё сущее. Отличие геологической точки зрения виделось в том, что интервалы времени необычайно велики, а пространство ограничено пределами планеты или ее частей.
Физики вслед за Эйнштейном отвергли существование абсолютного пространства и времени. Ещё раньше Вернадский рассматривал кристалл как особую форму структуры пространства, которое тем самым в реальности бывает только относительным.
Но так ли всё просто со временем? Что это такое?
Вернадский исходил из своих исследований в радиогеологии и биогеохимии. Радиоактивный распад и размножения организмов — два процесса-антипода.
Распад атомов идёт по строгим математическим законам. Это — геологические часы. Зная скорость распада данного элемента и определив количество в породе радиоактивных минералов и продуктов их распада, подсчитывают возраст данной породы.
И размножение организмов идет — в идеале — по геометрической прогрессии. В отличие от радиоактивного распада оно меняется под воздействием окружающей среды. В противном случае единственная одноклеточная диатомея, накапливающая кремний, за восемь дней беспрепятственного размножения создаст массу живого вещества, равную объему Земли, а еще через час удвоит эту массу!
Так проявляется геохимическая сила Жизни, участвующей в миграции атомов, слагающих земную кору, гидросферу, атмосферу.
Скорость размножения организмов в благоприятной среде — показатель активности Жизни. Такие показатели неодинаковы для различных видов: максимальные скорости размножения — у микробов, минимальные — у высших животных.
Вновь аналогия. У живых существ — скорость размножения, а у радиоактивных веществ — скорость разложения.
Живое вещество аккумулирует лучистую энергию Солнца и создает из простых структур сложные. Радиоактивные вещества излучают энергию и теряют сложную структуру.
Скорости радиоактивного разложения и биологического размножения выражаются сходными формулами. Разница — в знаке показателей степеней. И в эти формулы входит время.
Но что есть время, присущее всем реальным процессам?
Вернадский углубился в проблему времени как геохимик, пытаясь познать эту таинственную сущность. Он знал о вышедшей в Петрограде книжечке Ферсмана «Время». Там образно, но далеко не бесспорно говорилось:
«И пока я пишу эти строки, начиная работу, неизменно и без перерыва течет время, раздается мерное биение часов и из вечности будущего в вечность прошедшего уходит время». «Время! Где же твой непреложный закон, твое мерное и невозмутимое течение? Разве не сам человек определяет скорость твоего потока и разве не в нем самом познание времени?»
Более интересную идею высказал десятилетием раньше русский физик H.A. Умов: четырехмерное пространство-время неподвижно, а течем мы, странники в этом мире. Три оси пространства и одна ось времени — это условная неподвижная система координат, позволяющая измерять скорость и механических перемещений, и химических превращений.
Вместо потока времени — череда изменений. Сводя проблему к выбору системы координат, мы ничуть не проясняем сущность времени как свойства реального мира, постоянно меняющегося. А если изменчивы и любые системы координат и нет ничего постоянного в Мире, кроме постоянных изменений?
Загадки остаются, а значит, остается и стремление разгадать их.
Было еще одно обстоятельство, побуждавшее Вернадского задумываться над проблемой времени: встреча в Париже с философом Анри Бергсоном. Его труды Владимир Иванович читал более десяти лет назад.
«На практике, — писал Бергсон, — мы воспринимаем только прошлое, а чисто настоящее есть просто неуловимая грань в развитии прошлого, въедающегося в будущее». Он связывал время с процессом мышления, воспоминания. Иные философы утверждали, что мир, окружающий и пронизывающий нас, есть иллюзия, создание нашего воображения; он и вовсе может отсутствовать!
Для натуралиста последнее предположение выбивало прочные опоры, на которых можно вести научные исследования. Вместо изучения природы достаточно было бы заниматься психологией. Вернадского такая перспектива не устраивала.
Но как разобраться со множеством разнообразных скоростей распада атомов или размножения организмов, движения планет и превращений минералов? Для каждого процесса — своя скорость и продолжительность («дление», как говаривал Бергсон).
Привычное время воспринимается как явление абсолютное: поток, увлекающий все сущее, проникающий всюду, а потому и неуловимый. В действительности перед нами бесчисленное множество проявлений времени для различных объектов, процессов, видов пространства.
Согласно теории Эйнштейна, «ход времени» зависит от соотношения наблюдателя и объекта (с приближением скорости объекта к световой время замедляется) и от силы гравитации. Это можно доказывать или опровергать не только с помощью рассуждений, но и в экспериментах, на опыте — научным методом.
Вернадский переходил от геохимических исследований к познанию проблем времени, от общих законов — к конкретным загадкам планеты. Он писал: «Геология — наука о времени столько же, как и о пространстве (материи, энергии), и поэтому ни в одной из других естественно-исторических наук нет такого проникновения в пространство-время, как в ней».
На Земле резко различны Северное и Южное полушария. На Северном полюсе — океан, окруженный сушей, на Южном — суша, окруженная океаном. Северное полушарие преимущественно континентальное, а Южное — океаническое.
Причины этого остаются загадкой. Но факт налицо: диссимметрия распространяется на строение земной коры и, возможно, более глубоких недр. По мнению Вернадского, с глубиной она должна уменьшаться.
Значит, имеется на земной поверхности сила, вызывающая устойчивое нарушение симметрии и её поддерживающая. Силу эту Вернадский искал в деятельности живого вещества и в явлениях радиоактивности. Но тут был мир научных гипотез. А эмпирическое обобщение, выведенное им: пространство Земли и, в частности, биосферы глубоко неоднородно.
Для живых организмов диссимметрия времени проявляется отчетливо: «поток времени» направлен в одну сторону, как мы говорим, от прошлого к будущему. Движение вспять во времени для них недостижимо. Подобная направленность делает возможным, постоянно изменяясь и принимая новые формы, переходить к всё более сложной организации.
Этот процесс ясно выражен в цефализации — развитии мозга. За последний полумиллиард лет геологической истории неуклонно увеличивались и усложнялись нервные узлы, ганглии, головной мозг у разных типов животных. Моллюски, черви, насекомые, позвоночные развивались по принципу цефализации.
Направленность времени жизни очевидна. Расплавив кристалл, а затем охладив его, мы вновь получим кристалл. Для живого организма высокая температура губительна. Последующее охлаждение не вернет его к жизни.
Сняв на кинопленку демонтаж автомобиля, мы можем прокрутить её с конца, и он будет выглядеть убедительно: автомобиль собирают. Снимем процесс производства свиных сосисок, а затем обратным ходом покажем рождение из них живой свиньи. Только ненормальному человеку это покажется нормальным. Все знают: время жизни необратимо.
О коренных различиях времени живых организмов и неживых объектов нечасто задумываются ученые. И напрасно.
В современной физике признано, что если один из двух близнецов совершит космическое путешествие со скоростью, близкой к световой, то после возвращения он окажется моложе своего двойника.
Этот парадокс доказан (математически) Эйнштейном. Без учёта проявления времени живых организмов. Реальные, а не мнимые близнецы, проведя подобный опыт, обнаружат, что путешественник, испытавший гигантские перегрузки космических скитаний, выглядит значительно старше своего брата-домоседа (если вернётся живым, что маловероятно).
Феномен времени проявляется по-разному в зависимости от исходных позиций и методики доказательств. Физики претендуют на всеохватность их физико-математической модели времени и находят этому подтверждение в некоторых известных фактах.
Автор специальной (частной) и общей теории относительности Альберт Эйнштейн был выдающимся профессионалом в теоретической физике, умным и остроумным. Однако он, как мы уже отмечали, не проявлял глубокого интереса к наукам о Земле и о Жизни — к реальной природе, отдавая предпочтение её формальным моделям.
Он высказал немало замечательных идей. Теория относительности произвела переворот в современной физике и астрофизике… Ну а если она содействовала «смущению умов»?
Вернадский рассматривал её как умозрительную схему, вне реальных проявлений времени в биологических и геологических объектах. Земля, биосфера, человек «не вписываются» в космологические модели современной физики и не учитываются ими.
Наша планета предстает точкой, математической абстракцией. В этих моделях нет места Жизни и Разуму. А значит, нет места самим физикам и астрофизикам, верующим в Большой взрыв.
…В 1931 году математик академик АН СССР H.H. Лузин писал Вернадскому, что сторонники Эйнштейна «утопили в символах весь физический смысл явлений, так что модели Бора, благодаря конкретности, кажутся единственным отрадным явлением в физике, как и здравый смысл английских физиков».
Об идее четырехмерного пространства-времени Лузин высказался своеобразно: «Лично я думаю, что число измерений пространства — вещь очень, очень тонкая. Вероятно, истинное пространство — просто безмерно».
Выдержка из письма 1940 года: «Несколько слов об Эйнштейне. Лично я холодно поглядываю на его теории. Ибо есть в них безусловно разрушительная отрицательная сторона. Это — принципиальное отрицание единого мирового времени».
Отказ от идеи единого всеобщего пространства и времени равносилен отрицанию бесспорной истины: единства Мироздания. В нашем организме каждая клетка обособлена, имея свои координаты и пределы жизни. И все они — части единого целого, у которого тоже свои координаты. Не так ли обстоят дела и в организме Вселенной?
Лузин признавал: «При всей принципиальной шаткости идей Эйнштейна дело часто поворачивается так, что формулы, выведенные из его теории, эмпирически оказываются верными. Это для меня самая большая загадка».
Согласно СТО объект, двигаясь со скоростью света, «размажется» в пространстве, а превысив её, окажется в пункте назначения раньше, чем покинет пункт отправления. Об этом французский астроном и писатель Камиль Фламмарион написал повесть, герой которой Люмен движется быстрее скорости света и видит события в обратном порядке. Эйнштейна эта фантазия возмутила: при скорости света масса тела становится бесконечно большой, а превысить эту скорость невозможно!
Тогда возникают новые вопросы. Как масса тела может приблизиться к бесконечной величине? Чем объяснить предельность скорости света в вакууме? Значит, сказываются свойства вакуума; а если они меняются во времени и пространстве?
На мой взгляд, парадоксы СТО можно истолковать как проявления эффектов передачи и приёма информации. Интересный вариант объяснения связан со свойствами космического вакуума, в котором движется световой луч. Если меняется «плотность» или структура вакуума, луч будет отклоняться от прямой линии, ускорять или замедлять движение.
В таком случае принцип диссимметрии распространяется не только на видимый нами мир, но и на «энергетический океан» вакуума! Такие соображения открывают возможность для создания новейшей физики примерно так же, как столетие назад оформилась новая физическая картина Мира…
Вот как далеко можно зайти, развивая идеи Вернадского о пространстве и времени. Этот путь не обязательно ведёт к истине, однако он интересен и, возможно, перспективен.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.