Простёртое

Д.А.Тайц, к.ф.-м.н.

Простирать – распространять,
протягивать вдаль от себя.
В.Даль. Толковый словарь, т. III, стр. 512

Идея – относится к концепции человеческого ума
как внутреннего пространства,
в котором боль и ясные и отчетливые идеи
предстоят перед единым Внутренним Глазом.
Р.Рорти. Философия и зеркало природы

Ужас великого Паскаля перед затерянностью в необъятном пространстве Вселенной, перед привязанностью именно к этому, а не другому уголку Мира, возможно, и не возник, если бы он убедился, что его наблюдательная размышляющая душа, его тело не на задворках, не на отшибе, а в центре Вселенной. Весь Мир симметрично располагается вокруг наблюдателя не в метафорическом, а в физическом смысле. Что бы он подумал о необъятном пустом пространстве, узнав, что его тело почти столь же пусто, как и окружающий мир?

70 кг содержит около 20 г электронов, остальное – протоны и нейтроны. Масса сосредоточена в ядре атома. Объем ядра составляет 10-12 от объема атома. Вещественная, материальная объемная доля нашего тела составляет 10-4 кубического миллиметра! Столь же пусто любое массивное тело в наших земных условиях. Нет более абсурдного понятия в физике, чем «пустое пространство». И не потому, что оно всегда заполнено чем­то, например, физическими полями, а потому что­то, что мы называем пространством, является неотъемлемой частью действующей, активной составляющей физического бытия. Мера пространства – расстояние – не имеет смысла по отношению к «пустому месту».

Расстояние – одна из характеристик взаимодействия, например, «расстояние между Солнцем и hspace=4-Центавра – 4 световых года». Это не пробел пространства, не мера пустоты, а параметр связи небесных тел. Пустота сама по себе не может иметь конкретных определений, это чистое ничто по Гегелю [7].

Пустое пространство, физический объект, даже без электромагнитных полей – вещь. Вакуум, понимаемый как основное наинизшее состояние невзаимодействующих полей, – один из многих частных характеристик нерасчленяемого пространства, заполняющего и содержащего в себе Космос (дополнительность!) и определяющее его бытие.

Пространственное расстояние как нечто самостоятельное не принимается современной физикой. «Это грех пользоваться представлением о расстоянии как о физической структуре особого рода, существенно отличной от других физических величин», – Эйнштейн [1]. Специальная теория относительности (СТО) объединила пространство и время, введя понятие интервала, входящего в более широкое понятие – вектор энергииимпульса [2]. В шестидесятых годах молодыми физиками принято было, по-немецки, цитировать одного из создателей СТО Германа Минковского: «Отныне пространство и время, взятые по отдельности, обречены влачить лишь призрачное существование, и только единство их обоих сохранит реальность и самостоятельность». И, конечно, тоже по-немецки, Эйнштейновское: «Бог коварен, но не злонамерен». Грех классической физики – восприятие пространства вместилищем предметов, а не как неотъемлемый параметр единой физической сущности и не только физического бытия. Пространство не то, что содержит предметы и заполняет мир – оно его формирует. Удивительно близкий современным физикам величайший мыслитель семнадцатого века Б.Спиноза приписывал единой субстанции, всему существующему в цельности, два атрибута: Протяженность и Мышление. Этим было устранено декартово разделение материи и духа. Спинозовская «протяженность» – это мир связанности вещей, движения, времени, событий, пространства. Взгляды Спинозы соответствуют культуре поиска единых, непременно эстетически приемлемых, принципов мироустройства, не отчуждаемого и даже соединяемого с мыслящим наблюдателем [3, 4]. Пространство воспринимается современной физикой как нечто натянутое на каркас концентрированной энергии-массы звезд и обусловливающее явления физики, шире – явления ПРИРОДЫ или даже «ЯВЛЕНИЕ» ПРИРОДЫ (ее появление).

Маятник Фуко в Парижском Пантеоне, как и в Исаакиевском Соборе, сохранял постоянство ориентации плоскости своего качания относительно звездного неба, не отзываясь на силы гравитации Земли, Луны, Солнца.

Волчок гироскопа, где бы он ни был, даже в толще земной или в невесомости, сохраняет направление своей оси вращения по отношению к неподвижным звездам. Не важно, на каком принципе построено устройство, имеющее определенный момент импульса. Это может быть механическое, либо устройство на квантовых ядерных (система ориентированных ядер), электронное (система электронных спинов), фотонное – лазерное (кольцевой лазер). Предоставленное самому себе такое устройство сохраняет положение оси вращения по отношению к космосу [5]. Во всех случаях Вселенная посредством своего «посредника» – пространства, казалось бы, через необъятную пустоту «мощной рукой» организует и порождает инерцию, сохранение импульса, кинетическую энергию [6]. Это называют принципом Маха (о принципе Маха см. «Творящее сотворенное» в январском номере «Атомной стратегии» за 2006 г.).

Гравитация – сущность «протяжения». Она – гравитация в форме поля и (или) геометрии – еще совмещает и несет на себе нечто иное. По крайней мере, эти два понятия – пространство и гравитация должны быть заменены одним, подразумевающим их неразделенность.

«В современной физике пока «принципу Маха» не противостоит еще какая-то новая физическая концепция. У физиков есть твердая тенденция рассматривать Вселенную как спинозовскую Causa Sui, взаимодействующую с собой через воздействие Метагалактики на частицы, на их поведение» [1].

Через пространство Космос, каждый его атом, формирует инерционные свойства вещества. В свою очередь, «закон сохранения и передачи импульса позволяет дать операциональное определение системы отсчета, связанной с центром масс» [5]. Таким образом, космической «пустотой» учреждается возможность пространственных интервалов, расстояния, времени, скорости, массы­энергии и самих «твердых» тел – всех артефактов естественно­научного мышления. Вещественность, т.е. существование функционирования «твердых тел» – подпадающих под описание классической физики, и характеризующихся геометрическими размерами и своей «непроницаемостью» – обязаны совокупному воздействию космоса – пространства. Уже сказано, что плотные тела практически пусты. Однако мы не проваливаемся под пол, биллиардные шары не проходят друг через друга, а отскакивают при столкновении.

Вот как это объясняет А.Азимов, исходя из классических соображений: «Когда атомы одного тела сближаются с атомами другого, возникает отталкивание между внешними электронами атомов, следовательно, механические силы являются примером электромагнитных взаимодействий... Притяжение и отталкивание в электромагнитном поле происходит в результате обмена импульсами виртуальных фотонов, с помощью так называемых обменных сил» [7].

Импульс – произведение инертной массы на скорость, и соответствующие обменные силы – следствие явления, описываемого принципом Маха.

Р.Фейнман прямо указывает источник феномена твердого тела: «Только теперь становится понятным, отчего мы не проваливаемся сквозь пол. При ходьбе вся масса наших ботинок отталкивается от пола, от всей массы его атомов. Атомы сминаются, электроны вынуждены тесниться в меньшем объеме, и по принципу неопределенности их импульсы в среднем увеличиваются. Сопротивление атомов сжатию – это не классический, а квантово-механический эффект» [8]. Удивительно, не только всеми электромеханическими законами, но и структурой тел, их осязаемой «вещностью» мы обязаны действию таинственной вселенской «пустоты». Уместно взглянуть в основополагающий принцип квантовой механики – соотношение неопределенности Гейзенберга, родственное общему принципу дополнительности Бора.

Это фундаментальное соотношение, предназначенное для описания сколь угодно малых интервалов пространства-времени, подразумевает сохранение действия сил инерции (инертной массы) в сколь угодно малых объемах пространства.

Дж. Улер, например, использовал соотношение Гейзенберга в пределах Планковской длины 10-33 см, для изучения мерцания геометрии субмикропространства и инерции в этих пределах. Тончайшая структура, отвечающая возникновению инерции в исчезающе малых объемах, особое, трудно представимое свойство пространства. Бесспорно, что весь опыт современной физики подтверждает взаимосвязь каждой частицы­энергии со всей совокупной массой мира и, в силу кумулятивных свойств гравитации, каждой частицы с каждой частицей. Тем не менее, даже возможность формального отображения числа связей, подводимых к каждой частице, как N=(1080-1), где 1080 – число частиц и фотонов Вселенной, не воспринимается воображением. Силовая связь одного атома в одной части мира с атомом другой части, а такая связь бесспорна, не только исчезающе мала. Напрашивается что­то, не выражаемое величиной, неподдающееся измерению, некая трансцендентная особенность связи пространства.

У физиков возникает вопрос: «Можем ли мы быть уверены в том, что математика, созданная нами для абстрактного описания нашего повсеместного быта, остается применимой в далеких от привычных нам условий? Может быть, при масштабах пространства и времени, столь разительно отличающихся от окружающих нас, мы сталкиваемся с явлением, которые попросту не поддаются описанию в пределах доступного нам мышления» [9].

Невозможно не восхищаться гармонической картиной мира, почти пустого, который предстает перед сознанием как конечное по массе и размеру, безграничное – симметричное – изотропное гравипространство. Это Пространство в космогонических моделях видится четырехмерным аналогом шара, в котором наш трехмерный мир является его поверхностью.

Это позволяет считать любого наблюдателя центром мира, поскольку любые точки на поверхности шара эквивалентны и могут считаться таким центром [10] (это, может быть, и ослабило бы горечь затерянности, одолевшую Б.Паскаля).

«Может ли мышь, которая смотрит на мир, оказать воздействие на состояние Вселенной?» – задавался вопросом Эйнштейн [1]. В связанности целого содержится понятие – «взаимность», а постижение даже чистым мышлением уже меняет мир. О взаимосвязи Всего, даже с волей человеческой, говорил известный французский астроном К.Фламарион в сочинении «Путешествие в небесные пространства»: Это движение космических сил произошло по воле машиниста и капитана... «Mens agitat molem» (ум двигает вещество). «Вселенная представляет собой одно целое. Бесконечно великое тождественно с бесконечно малым».

Классическую иллюстрацию всесвязанности земного пространства времени с каждым живущим обычно приводят, излагая закон Авогадро: «В чашке чая, которую вы собираетесь выпить, содержатся около тысячи молекул из той чаши с ядом, которую заставили выпить Сократа, даже если считать, что содержимое той чаши было до настоящего времени рассеяно по всем океанам и в атмосфере Земли» [9]. Ощущение единства Мира и единства с Миром позволило Эйнштейну ответить на вопрос, не боится ли он смерти: «Я так слился со всем живым, что мне безразлично, где в этом бесконечном потоке начинается или кончается чье­либо конкретное существование» [11]. Примерно такой же оптимизм, при ощущении соединения и связи с целым характерен для Спинозы, Платона, Эпикура, Шредингера, Гейзенберга и других великих мыслителей. Что же собою представляет та сущность, которую называем пространством, и про которое хочется думать, что мы «погружены» в него или, что столь же неопределенно, что оно «заполняет» мир?

Во-первых, это, конечно, почти пустота, если судить о плотности материи во Вселенной 10-28 г/см3 [12], и таковой будет, даже если эта плотность окажется на несколько порядков больше. Очень уж мощная, очень властная пустота! Во­вторых, это очень заполненная пустота. Достаточно посмотреть на небо в ясную ночь, чтобы убедиться, как все залито светом звезд, насыщенно квантами электромагнитных полей. Радиотелескопы захлебываются от радиоволнового излучения, а потоки космических лучей! Типичная, одна из 1023 звезд – Солнце, посылает ежесекундно в космос 4,2•106 т своего излучения [7]! Грандиозные потоки нейтрино, практически не поглощаемые материей, почти со скоростью света носятся в замкнутом пространстве Вселенной. Современные космологические модели предполагают, что масса нейтрино может в десятки раз превосходить массу всех галактик. Однако не эта кинетическая фантасмагория миронаполнения определяет законы земные и вселенские. Природа всех законов физики связана с гравитацией, поскольку инерционная масса и гравитационная масса совпадают, а в соответствии с ОТО, – одно и то же. «Инерцию тела можно считать полностью обусловленной действием по индукции космических масс, создающих гравитацию» [13].

Несмотря на все колоссальные усилия физиков, математиков, гравитация или гравипространство как действующее начало пока находится вне релятивистского и квантово-механического понимания, особенно при локальной привязке к пространству, стягиваемому в точку. Это «оставляет открытым вопрос о том, имеет ли смысл понятие гравитационного поля» [5]. Тем не менее, удобно говорить о пространстве как объекте, содержащем гравитационное поле. Пространство как гравитация заполняет все, оно всепроникающее по определению, как гравитация по сущности. Пространство кумулятивно и не экранируемо по определению, гравитация по сущности. Эти две сущности совпадают. Это одна сущность.

Вблизи тяжелых тел пространство будучи сцеплено с гравитацией отвечает отклонением своей геометрии от евклидовой, пространство охватывает все сущее. На это же сущее, в этих же границах, действует и гравитация. Не одно ли это и то же? Масса гравитационного поля Земли, простертого до краев Вселенной, 10-9 от массы Земли и 10-11 от массы Луны [14]. При астрономических катастрофах звезды массой 10 солнечных, а такие звезды и такие катастрофы во Вселенной дело обычное, происходит преобразование около 10% массы в гравитационное излучение, т.е. уносится порядка 1030 кг в форме чистой гравитации [11], и это не считая того, что звездой уже «отослано» во Вселенную 1022 кг стационарного поля! В одной только нашей Галактике, возможно, имеется около 1 миллиарда черных дыр [14]. Они связаны с миром только гравитацией, масса которой соизмерима с самой звездой. Так или иначе, не менее одной миллиардной части массы Вселенной – гравитация. Примерно один раз в месяц через Солнечную систему проходит импульс гравитационного излучения с длительностью 10-3-10-4 с, и через каждый квадратный метр проходит около 1 Дж [14]!

Профессор В.Б.Брагинский пишет: «Читателя, возможно, удивит это фантастически большое значение плотности мощности, однако легко показать разумность этой оценки» (это энергия воздушного потока комнатного вентилятора!). Однако измерить такой поток не дает уникальная специфика гравитации – малость гравитационной постоянной. У гравитации как бы две функции: притяжение тел друг к другу и индуцирование инерции, т.е. генерация массы. Именно последнюю функцию выполняют не гравитирующие тела, а само «пустое» пространство.

Можно экранировать все известное нам поле, создав ящик, непроницаемый для частиц и электромагнитного излучения; в принципе поглощаются даже нейтрино (хотя технически это невыполнимо). В таком ящике возможно «отключить» даже гравитацию, превратив его в «лифт Эйнштейна», дав возможность свободного падения (инерциальная система). Однако и в этом замкнутом объеме будут выполняться законы инерции­импульса, а гироскоп сохранит положение оси относительно звезд. На ИСЗ успешно используются гироскопы, это экспериментальное подтверждение того, что само пространство, а не мощные поля Земли или Солнца определяют инерцию. Удивительная вещь! Она трудно поддается или вообще не поддается математическим подступам [15], и не только из-за проблем решения дифференциальных уравнений Пуассона в частных производных второго порядка гиперболического типа к тому же с неопределенными граничными условиями [16]. При квантовом анализе поле не удается перенормировать [15]. Не вписывается в математическую форму особенность гравитационного поля, которое локально исчезает при выборе инерциальной системы координат [5]. «Учение о природе будет содержать науку... лишь в той мере, в какой может быть применима в нем математика», – И.Кант (т. 6, стр. 59). Похоже, что к этой таинственной пустоте­пространству математика действительно трудно применима. Уместна ли Кантовская калибровка под науку математикой того, что порождает математику, а геометрию уж точно?

Есть еще одна такая же, похожая природа – сам математик. Понятие Пространства, а точнее Гравипространства сливается Спинозовским Протяжением. Ведь оно почти пусто! Что за плотность вещества 10-28г/см3! Мы сама пустота! Стоит ли осуждать излишне эмоциональное высказывание Честертона: «Мы узрели истину, и оказалось, что истина не имеет физического смысла» [17] (Честертон имел в виду истинность атрибута мышления). «Прослеживая историческое развитие проблемы пространства, мы видим, как трудно нам, людям, скованным узами действительности, постичь нечто решающе важное», – писал великий математик Г.Вейль. Не является ли сущность, на которой истощается исчисляемость порождающей исчисляющее? Неподдающееся математике родственно тому, что само исчисляет – разуму. «Я утверждаю, что в случае с мозгом и разумом... допустимо, что в процессе (сознательного) мышления участвует некая существенно неалгоритмическая составляющая», – говорит выдающийся современный физик Р.Пенроуз [4].

Гравипространство одной из своих ипостасей – тяготением – собрало воедино и создало звезды и галактики, другой, благодаря индукции инерции, атомный микромир и поля обменных сил. Это гравипространство поставило и отрежиссировало «спектакль не для пустого зала», как выразился Эрвин Шредингер в работе «Разум и материя». «Можем ли мы определить даже таким образом мир, который вообще никто не созерцает?!» – восклицает основоположник современной физики [3]. «Но если физика должна ввести в картину мира в качестве отдельного и определяющего фактора разум наблюдателя, тогда появляется надежда на прогресс, поскольку физика в этом случае объединяет свои силы (или скорее свои слабости) с психологией» («Философия физики» М.Бунге).

Внимательно всмотримся и прочувствуем творящее Пространство ради искупления вины естественных наук перед культурой за изъятия разума из материального мира [3].

1. Б.Г.Кузнецов. «Этюды о Меганауке». М.: Наука, 1982. 2. Э.Тейлор, Дж.Уилер. «Физика и пространство времени». М.: Мир, 1971. 3. Э.Шредингер. «Разум и материя». М.Ижевск: РХО, 2000. 4. Р.Пенроуз. «Новый ум короля». М.: УРСС, 2003. 5. Ф.Кемпфер. «Путь в современную физику». М.: Мир, 1972. 6. Д.Сиама. «Физические принципы общей теории относительности». М.: Мир, 1971. 7. А.Азимов. «Нейтрино». М.: Атомиздат, 1969. 8. Р.Фейнман. «Фейнмановские лекции», т. 3. М.: Мир, 1976. 9. Фундаментальная структура материи. М.: Мир, 1984. 10. Физика за рубежом – 84. Сборник. М.: Мир, 1984. 11. Б.Г.Кузнецов. «Эйнштейн». М.: Наука, 1979. 12. Дж. Орир. «Популярная физика». М.: Мир, 1969. 13. Г.Вейль. «Математическое мышление». М.: Наука, 1989. 14. В.Б.Брагинский. «Удивительная гравитация». М.: Наука, 1985. 15. Ёитиро Намбу. «Кварки». М.: Мир, 1984. 16. Г.Бонди. «Гипотезы и мифы в физической теории». М.: Мир, 1972. 17. М.Клайн. «Математический поиск истины». М.: Мир, 1988. 18. Б.Г.Кузнецов. «Идеи и образы Возрождения». М.: Наука, 1979.

Журнал «Атомная стратегия» № 23, июль 2006 г.

назад

Материалы из архива

11.2009 Инвестиционные решения

А.Б.Крутик, д.э.н., профессор,  Заслуженный деятель науки РФ; Никольская Е.Г. , к.э.н, Решетова М.В., к.э.н.,  Санкт-ПетербургСоздание новых и реконструкция старых предприятий, строительство жилья, других объектов социальной сферы, создание новых рабочих мест зависит от процесса инвестирования. Источником инвестиций являются сбережения, представляющие собой располагаемый доход за вычетом расходов на личное потребление.Инвестиции будут выгодны только в том случае, когда ставка банковского процента не превышает ожидаемой нормы прибыли, иначе инвестору выгоднее размещать свои средства на банковских счетах.

9.2009 Принцип финансиста: ''Не навреди''

Николай Соломон, заместитель генерального директора по финансам ГК "Росатом": - Одна из стратегических целей нашей госкорпорации состоит в достижении максимальной эффективности управления... Нам требуется адекватный времени и новым задачам механизм управления… Необходимо добиться, чтобы принятые у нас технологии управления, особенно на самом верху, соответствовали общему высочайшему технологическому уровню нашей отрасли…

10.2008 Выставочная история

М.Ю.Ватагин, к.э.н24-26 сентября сего года в Киеве состоялась традиционная ежегодная международная выставка ТЭК. Учитывая половинную по объему производства значимость для Украины атомной энергетики, ей был посвящен отдельный день, названный ее именем. Почтить приехал Министр со свитой, высокие гости из белокаменной, специализирующие на ядерном топливе и атомном строительстве. Пригласили, пошел. Тем более было три вопроса, на которые более или менее вразумительно могла бы ответить именно эта публика.