Kitabı oxu: «Природа и свойства физического времени»

Предисловие

Предлагаемая книга посвящена природе и свойствам физического времени – одному из немногих вопросов в системе научного знания, по поводу которого до сих пор существует разноголосица мнений, заблуждений и прямых спекуляций. Между тем положение, когда вся без исключения позитивная наука, гигантский прогресс которой за прошедшие века неоспорим, строится на основании применения показаний примитивных механизмов, состоящих из грубых механических деталей, не может быть признано нормальным. Даже усовершенствования механических часов, сделанные за последние столетия, или замена их тонкими электронными и атомными процессами ничего не изменили в самом способе употребления счета времени, что не придает уверенности в правильности результатов, полученных при его использовании. Поэтому выяснение его (времени) истинной природы – задача более чем актуальная как для теоретических исследований, так и для экспериментальной практики. Ограниченность интуитивного и аксиоматического задания свойств времени в теоретических исследованиях, сложившаяся еще с работ Ньютона, ставит серьезные препятствия перед желанием увязать между собой как многочисленные попытки теоретического описания процессов в микромире и мегамире, так и не менее многочисленные результаты прямых экспериментов, поставленных на основании этих описаний. Переход от абстрактных представлений о времени к точно определенной физической концепции есть настоятельное требование современной ситуации в физической науке.

Однако такая концепция не может строиться произвольно, вне методов, внутренне присущих самой науке, которая прошла долгий путь развития и не раз демонстрировала свою удивительную эффективность в познании свойств окружающего нас мира. И лишь при применении приемов, находящихся в повседневной практике теоретического исследования, можно надеяться, во-первых, на адекватное описание свойств реального физического времени и, во-вторых, на соответствие этого описания форме и содержанию результатов многочисленных теоретических изысканий, в которых время уже используется в качестве параметра. Именно такой подход и применен в настоящем исследовании. За отправную точку взяты ключевые законы классической механики – законы Ньютона, соответствие которых реальному движению материальных тел многократно проверено в экспериментах и в практической деятельности. Анализ этих законов проводился стандартными методами, обычно применяемыми при рассмотрении физических закономерностей. Выводы из анализа законов Ньютона впоследствии проверялись при анализе электромагнитных, волновых и квантовомеханических зависимостей. Получившееся хорошее соответствие результатов по всем четырем разделам физической науки позволило значительно продвинуться в понимании, как природы самого физического времени, так и его конкретных свойств, что, в свою очередь, позволило обосновать некоторые особенности физических законов, не находившие до сих пор разумного объяснения. Всё исследование построено на использовании элементарного математического аппарата, что является принципиальной позицией автора. Современная глубокая математизация физического знания, приносящая большую пользу при решении конкретных физических задач, становится серьезным недостатком, когда речь идет о первоначальных, основных положениях некоторой концепции. Немедленный переход от физического смысла концепции к ее математическим следствиям, когда отсутствует тщательный анализ ее на соответствие этих построений наблюдаемой реальности, и обратный переход от этих следствий снова к физическому смыслу чреват произвольностью выводов и необоснованностью построений. Наглядным примером такой произвольности является концепция четырехмерия Минковского и базирующаяся на ней концепция времени Козырева. Поэтому, по мнению автора, при выяснении основополагающих свойств неизвестных ранее закономерностей широкому применению сложных математических приемов должно предшествовать глубокое осмысление выявленных зависимостей. Без подобного глубокого анализа исходных предпосылок движение вглубь физической теории приводит к нарушению принципа Оккама, т. е. к бесконечному умножению сущностей, что мы и наблюдаем при попытках теоретического проникновения к истокам материи. Поэтому тщательный отбор применяемых приемов с точки зрения физического смысла выдвигаемых положений концепции является непременным условием научного исследования. С другой стороны, в предлагаемом анализе есть много заключений и предположений, которые при современном уровне знаний невозможно доказать или проверить. Автор понимает, что подобного рода предположения могут быть сочтены несовместимыми с точными выводами, которые также здесь присутствуют, но все же считает необходимым высказать свое представление о проблемах, которые, возможно, будут решены другими исследователями. Однако всякий раз, когда речь заходит о нестрогих выводах, делается специальная оговорка об этом.

Автор будет признателен возможным оппонентам за конструктивные критические замечания, которые помогут добиться лучшего освещения проблемы и устранения недостатков исследования. В то же время автор приносит свои извинения многочисленным исследователям представленной здесь темы, работ которых он не читал, и которых нет в списке использованной литературы. Произошло это потому, что сосредоточенность на самой проблеме не оставляла ему времени для чтения необозримой массы публикаций по отдельным ее вопросам. Поэтому попытки найти в представленном исследовании существенное влияние точек зрения других авторов, а тем более заимствований из их работ, что нередко встречается в настоящее время, заранее обречены на неуспех, а любые совпадения формулировок являются случайными. Конечно, не пользоваться системой накопленных к настоящему времени знаний было невозможно, но в своих построениях автор предпочитал опираться на результаты, добытые собственными силами при осмыслении общеизвестных положений. Кроме того, традиционное построение исследования предполагает вначале развернутый анализ существующих взглядов по исследуемому вопросу, в результате которого выявляется некое основное противоречие реальному положению вещей. Разрешая это противоречие, исследователь выдвигает гипотезу либо аргументированное объяснение, в результате чего противоречие устраняется, как и многие сопутствующие ему натяжки в существующей теории. Так происходит в случае, если исследование суммирует все накопленные к настоящему времени описания некоторой физической проблемы и является завершением ее развития. В нашем случае, напротив, вместо обобщения накопленных гипотез и предположений по проблеме времени для выяснения сути явления пришлось вернуться назад к истокам всего физического знания и провести исследование, исходя из его первоначальных закономерностей. Предлагаемая концепция, таким образом, является исходной, первичной и не представляет собой результат синтеза бесчисленных разноплановых гипотез и предшествующих темпоральных представлений. Точно так же при развитии концепции многочисленные следствия ее положений вовсе не опираются на глубокие и сложные математические конструкции, бытующие в современной теоретической физике. Не вытекая из результатов предшествующих исследований и не уточняя предложенные доселе гипотезы, она (концепция) в качестве своего основания и предшествующего этапа имеет исключительно законы Ньютона и лишь им обязана своим существованием. Отсюда критика уже существующих временных представлений или их отдельных положений, вытекающая из результатов настоящего исследования автоматически, не составляет специальной задачи и потому производится в нем лишь в исключительных и всегда существенных случаях.

В заключение необходимо добавить несколько слов об истории предлагаемого исследования. Первые мысли о природе времени возникли у автора в далеком 1970 году. В текучке повседневных дел эта тема надолго ушла на второй-третий план, но интерес к проблеме времени не угасал, хотя и не обозначал себя достаточно явно. И лишь в 2004 году неожиданно и ничем не спровоцированно появилась мысль о способе решения проблемы. Точная дата этого события – 29 июля 2004 года. К счастью, сохранились все материалы, в которых можно отчетливо проследить весь ход анализа проблемы и способов ее решения. Эта работа продолжалась до 2010 года и завершилась написанием большей части основного текста, корректировка которого продолжалась до начала 2013 года. Первый вариант книги был зарегистрирован в Библиотеке Конгресса США (в Бюро регистрации авторских прав) 12 июля 2013 года под регистрационным номером ТХи 1-866-080. Предлагаемый экземпляр представляет собой доработанный, дополненный и исправленный вариант зарегистрированного ранее текста. Этот экземпляр зарегистрирован в базе данных Российского авторского общества КОПИРУС 06 октября 2022 года под № 022-014150.

Часть первая. Второй закон Ньютона

«…время есть количество, потому, что движение есть количество…»

Аристотель

Понятие времени – одно из немногих фундаментальных понятий, присутствующих в любой сфере деятельности человека. Для позитивной науки к тому же и одно из важнейших, поскольку результаты многих отраслей ее, так или иначе, связаны с этим понятием, опираются на него, включают его и при практическом использовании времени существуют в нем. Между тем до сих пор имеет место парадоксальное положение, когда исследователи и вообще творческие личности, далекие по роду деятельности от этой проблемы, отдают много сил попыткам осознать природу времени, выдвигая порой остроумные предположения, в то время как ученые, непосредственно занимающиеся исследованиями законов мироздания, используют в своей практике традиционно принятые концепции как инструмент, нимало не озаботясь их содержательной стороной. Однако настоятельная необходимость ревизии взглядов на природу времени вытекает, во-первых, из необходимости подвести прочное основание под самые устои методов научного творчества и, во-вторых, из ожидания, что с раскрытием его природы для научного способа познания окружающего мира откроются новые многообещающие горизонты. В любом случае внесение ясности в путаницу противоречивых, иногда взаимоисключающих способов объяснений природы времени – задача столь же важная, сколь и актуальная. Но чтобы избежать уклонения в сторону абстрактных рассуждений или далеких от практики построений, необходимо отталкиваться от фактов, установленных с высокой степенью достоверности. Кроме того, чтобы не затеряться среди бесчисленного количества существующих концепций, включая «духовное», «внутреннее», «субъективное» и «личностное» время, необходимо сосредоточить усилия на исследовании природы только одной его разновидности, единственно имеющей практическое значение, а именно времени физическом. То есть времени, как физического явления.

И предварительно нужно высказать замечание по поводу соотношения между физическим смыслом материала, представленного в настоящей книге, и современным уровнем физического знания. Занимаясь проблемой физического времени, мы пользуемся тем научным наследием, которое сложилось на момент описания и анализа нами этой проблемы. Соответственно, критики существующих концепций, не относящихся непосредственно к ней, в настоящем исследовании не производится. Физические закономерности, использованные для выяснения свойств физического времени, не пересматриваются, а выявленные его свойства согласовываются с общепринятыми способами объяснения природных явлений.

1. Время в классической механике

Прежде чем рассуждать о времени, нужно сделать еще одно предварительное замечание. Когда исследователи упоминают это понятие, не всегда ясно, о чем идет речь. Потому что, произнося слово «время», можно вкладывать в него совершенно разный смысл.

Во-первых, можно иметь в виду время вообще – как категорию мышления. Во-вторых, можно иметь в виду чувственное и логическое восприятие времени как у обычных людей, так и у исследователей. В-третьих, речь может идти о времени, употребляющемся в символьном виде в физических зависимостях разного рода, где оно присутствует наряду с другими параметрами, описывающими физическую реальность. В-четвертых, речь может идти о реальном физическом времени, которое можно измерить и счет которого мы ежедневно используем в своей бытовой практике.

Многие разногласия во взглядах на сущность времени и противоположные точки зрения на нее в дискуссиях проистекают из того, что оппоненты, употребляя один и тот же термин, вкладывают в него разные толкования из вышеприведенных, а классификация теорий времени прямо ведет свое происхождение от рассмотрения существенных его сторон отдельно друг от друга. В дальнейшем нам придется при подробном анализе этого явления в той или иной мере воспроизводить каждую из описанных его черт. Но, всякий раз делая это, мы в явной или скрытой форме будем так пояснять, какой именно смысл вкладывается в термин «время», чтобы исключить возможность ложного истолкования этого смысла.

Сделав это замечание, обозначим теперь исходную точку всего исследования, обратившись, как уже было отмечено, к первоосновам современной формы физического знания. Любому исследователю, занимающемуся вопросами физической науки, знакомо исходное и исчерпывающее определение времени, которое используется в классической механике до сих пор. Его дал Ньютон в «Математических началах натуральной философии»: «Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно, и иначе называется длительностью».

Ньютон не объявляет в явном виде, какой именно смысл он вкладывает в понятие истинного времени. Это может быть как время, употреблявшееся им в символьном виде в его законах (математическое) и относящееся лишь к научному способу познания действительности, так и время вообще – результат общефилософского осмысления им природы времени как такового. Но если присмотреться, для чего он вводит свое определение, то можно понять, что его истинное математическое время, которое есть не что иное, как идея времени, абстрактная категория, описывающая время, вводимое им в символьное изображение свойств окружающей его действительности наряду с другими категориями (сила, масса, скорость, ускорение и т. д.), представляет собой изображение (отображение) в научных зависимостях свойств некоего реально представимого им времени, которое между тем далеко не совпадает по этим свойствам с реальным временем обыденной действительности, называемым им относительным. То, что изображение времени, присутствующее в символьной записи физических законов, обязано отражать реальное физическое время, вытекает из общего обязательного принципа соответствия положений научного знания явлениям реальной действительности.

Скорее всего, Ньютон, формулируя свое определение, не задумывался специально, о каком именно виде времени он говорит. Для него все его разновидности – философская категория, символьное изображение и существующее в реальности – как бы слились в одном понятии. Это время существует у него само по себе, «без всякого отношения к чему-либо внешнему». А это означает, что то представимое время, употребляющееся в физических экспериментах, чьим изображением является его математическое время, также является, согласно Ньютону, самостоятельной, не зависимой ни от чего идеальной сущностью, поскольку полная независимость присуща только внепространственному Абсолюту, чье существование возможно лишь в нашем сознании либо в платоновском мире идей. В противном случае изображение времени и само физическое время в толковании Ньютона не соответствовали бы друг другу, что для научного способа познания мира недопустимо. Впоследствии, когда символьное изображение этого идеального времени применяется к задачам, связанным с явлениями реального физического мира, пусть также в идеализированном виде, никакой коррекции, никаких граничных условий при этом не вводится. То есть в решении конкретных задач классической механики время также используется как идеальная, ни с чем не связанная, самостоятельно существующая данность. Второе свойство абсолютного времени, употребляемого для отражения свойств реального времени в закономерностях механики, представляет собой непрерывное, неостановимое движение. Время, по Ньютону, «течет», то есть всегда движется в одну сторону, какого рода физические явления не описывались бы. Это свойство вводится скорее интуитивно, чем аксиоматически; недаром Ньютон никак не объясняет это свойство, ограничиваясь коротким описанием: «протекает». Значит, и реальное время, по Ньютону, также обладает этим свойством. Оно также «течет» и также в одну сторону, поскольку так происходит в простейшем случае наблюдаемое на практике течение любой субстанции. Третье свойство символьного времени, применяемого Ньютоном для своих построений, заключается в его равномерности. Здесь опять не приводится никаких объяснений или оправданий этого свойства. Стало быть, и реально представимое время, изображением которого является символьное время, также, по Ньютону, объявляется текущим равномерно. Кроме того, из практики известно, что все тела и все процессы, так или иначе, подвержены влиянию времени. И из сопоставления реальной действительности с определением Ньютона становится понятным, что абсолютное Ньютоново время обладает как минимум противоречивыми свойствами. С одной стороны, оно ни с чем не связано, совершенно самостоятельно и неизменяемо. При таком наборе свойств абсолютное время не должно никоим образом взаимодействовать с существующей во Вселенной материей. Но, с другой стороны, единственное реальное действие, которое это время призвано производить, есть как раз взаимодействие с любой материей и с любыми процессами, протекающими в ней. И если перейти от символьного времени в изображении Ньютона к реальному физическому, которое символьное время представляет, то получится, что единое абсолютное время, будучи идеальным, каким-то неведомым способом пронизывает собой все материальные тела и процессы, равномерно течет в одну сторону и увлекает в своем течении все эти тела и процессы в неизвестное будущее. Налицо некоторая псевдоматериальность идеального неизменяемого, всеобщего времени. То есть это можно понять, как присутствие во Вселенной некоей материальной, но абсолютно независимой от остальной материи субстанции (другой материи), единственное и загадочное проявление свойств которой заключается во всеобщем, однонаправленном однообразном и неуничтожимом воздействии на всю обычную материю, составляющую Вселенную. Тем самым подразумевается, что абсолютное время, кроме всего прочего, обладает еще и свойством всеобщности. А так как никаких граничных условий на существование такого времени у Ньютона не вводится, о чем уже говорилось, то оно вдобавок непрерывно, так как равномерно и непрерывно «течет», никогда не останавливаясь, в любой момент своего проявления, и однородно, то есть одинаково по способу проявления в любой точке Вселенной. При этом и в символьном изображении физических закономерностей время всегда вводится единообразно. Какую сторону реальной действительности не описывали бы разного рода физические законы, время, употребляющееся в них, всегда по форме применения одинаково (равномерно, непрерывно, однородно) и различается лишь числовым значением (величиной) промежутка. Впоследствии, по широко распространившемуся со времен Ньютона взгляду, стало общепринято, что весь материальный мир сцеплен с этой данностью (абсолютным временем), существует и развивается в ней, никак не влияя на ее свойства. Такова картина мира, отраженная в теории, какой ее представляли Ньютон и последующие поколения ученых.

Реально существующее – обыденное – время именуется Ньютоном относительным.

«Относительное, кажущееся или обыденное время есть или точная, или изменчивая, постигаемая чувствами, внешняя, совершаемая при посредстве какого-либо движения, мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как-то: час, день, месяц, год».

Вместо истинного, точного, равномерного, однородного абсолютного времени, которое существует само по себе, взаимодействует с материей и отражается в физических законах, мы, по представлениям Ньютона, пользуемся его приблизительной, разной точности, несовершенной копией. И если математическое время течет строго равномерно, то воспринимаемое чувствами, относительное, такой строгостью не отличается. В зависимости от точки зрения и свойств наблюдателя (постигаемая чувствами!) одна и та же продолжительность будет восприниматься по-разному. То есть чувственное и логическое восприятие относительного времени, по Ньютону, определяется свойствами наблюдающей личности. Можно понять это определение так, что истинное время, существующее само по себе, поскольку оно взаимодействует с материальным миром, предстает перед наблюдателем в виде искаженной, изменчивой, постигаемой чувствами меры продолжительности. Ньютон выступает здесь последователем скорее Платона, нежели Аристотеля. Поэтому, по его представлениям, всеобщим определением времени является именно абсолютное, а особенным – относительное. Но в то же время выражение «совершаемая при посредстве какого-либо движения мера продолжительности» показывает, что Ньютон прекрасно понимал отличие реального времени от того абсолютного, изображение которого использовал в своих вычислениях. Абсолютное время служит для него эталоном, порождающим все промежутки времени, существующие в реальности. Однако реальному, «воспринимаемому чувствами» времени он не находил места в системе законов, которую создавал.

Имея в виду разницу между абсолютным и относительным временем, резонно задать вопрос: если мы переходим от теории к практике и используем относительное время, является ли оно независимой материальной сущностью или не является? То есть идеальное (другой материи) абсолютное время при взаимодействии с материей нашего мира воплощается ли в нечто материальное, что можно не только измерить, но и ощутить? Многие из существующих теорий вынуждены явно или неявно отвечать на этот вопрос утвердительно, что вполне закономерно, так как, практически используя в научных исследованиях абсолютное время Ньютона, мы вынуждены принимать и его противоречивость, считая относительную ипостась времени также обладающей свойством псевдоматериальности. Оговорка же Ньютона – «…при посредстве какого-либо движения…» – имеет, как мы позже увидим, далекоидущие последствия для выяснения поставленного здесь вопроса.

С математической точки зрения время в задачах классической механики повсеместно принимается за всеобщий аргумент, никогда, даже в частных случаях, не становясь функцией. И хотя в многочисленных задачах динамики иногда приходится вычислять промежуток времени через другие составляющие движения, дальше этого дело обычно не заходит.

Первым, кто попытался определить сколько-нибудь приемлемые граничные условия для применения Ньютоновой концепции, был Эйнштейн. Его усилиями были введены релятивистские и гравитационные ограничения. Но и ему вместе с предыдущей попыткой, предпринятой Минковским, мало что удалось сделать для понимания свойств самого используемого времени. Оно оставалось по-прежнему сущностью, внутренние свойства которой – всеобщность, бесконечность, неуничтожимость, неощутимость, независимость, неизменность, подвижность, однонаправленность, необратимость, непрерывность, равномерность, однородность, определенность, аддитивность – никак не обусловливались и принимались аксиоматически. Вся революция в естествознании, предпринятая Эйнштейном, свелась по отношению к Ньютоновому времени в конечном итоге лишь к частичной отмене двух его атрибутов: независимости и неизменности – и замене их на противоположные. При этом все остальные его свойства остались нетронутыми и в постэйнштейновской физике. Последующие исследователи, как, например, Пригожин, обращали свое внимание в основном на частные свойства времени, нимало не пытаясь выяснить его природу. Даже грандиозные успехи астрофизики, оперирующей длительностями, различающимися в 10²⁴ раз, не дали ничего существенного для понимания природы собственно времени.

Можно констатировать, что и по сей день существует своеобразный «темпоральный фетишизм», который заключается в том, что реальное исследование свойств времени подменяется мистическим, почти религиозным экстазом перед «таинственным», «самым сложным и противоречивым», «загадочным», «непознаваемым» явлением материального мира. Вместо точно установленных зависимостей в научную практику вводятся художественные образы – «река времени», «стрела времени», которые, несомненно, удовлетворяют наше эстетическое чувство, но ничего не дают для выяснения подлинной природы объекта исследования. Задача, следовательно, заключается в том, чтобы вернуться к бесстрастному и объективно непредвзятому анализу, пользуясь системой принятых в физической науке критериев. При этом необходимо учитывать, что точное знание всегда беднее по форме и внешним проявлениям тех фантазий, которые возникают от незнания и заблуждений, но гораздо богаче их по внутреннему содержанию и значению вытекающих из него непреложных следствий. Поэтому вместо анализа пространных философских спекуляций, существующих на тему времени, обратим свое внимание на простые и очевидные явления, многократно проверенные в повседневной научной практике.

2. Второй закон Ньютона

Время входит во множество закономерностей, являющихся предметом изучения разных отраслей науки. Например, метеорология вся построена на представлениях о неких атмосферных процессах, развивающихся во времени. Точно так же и геотектоника интересуется движением литосферных плит за промежутки времени, не сопоставимые по длительности с атмосферными процессами, но, тем не менее, столь же определенными, как и периоды изменения погоды. Химики интересуются не только направлением химических реакций, но и временем, за которое они происходят. Теплотехников интересует время сгорания топлива при заданных условиях, астрономов – время существования Вселенной. Даже такая столь далекая от непосредственных нужд современного общества наука, как палеонтология, не могла бы существовать, не имей она возможности использовать общепринятую шкалу времени. Классическая механика, термодинамика, электродинамика, ядерная физика – везде, в явном или скрытом виде, время используется не только как понятие, но и как равноправный параметр рассматриваемых процессов. Поэтому исследование свойств физического времени не должно осуществляться вне рамок подходов, уже оправдавших себя в физической науке. В принципе, анализ природы времени можно начать из любой, произвольно выбранной как исходная, точки современного научного знания, что и демонстрируют многочисленные попытки толкования его свойств учеными разных направлений, когда отправным материалом для высказываний о его природе служат данные того раздела науки, в котором они являются специалистами. В общем же смысле такой исходной точкой должны служить уже известные, твердо установленные закономерности, применяющиеся наукой для использования в своей повседневной практической деятельности. Однако закономерности, например, той же метеорологии, зависят от такого огромного количества одномоментно действующих факторов, что среди них свойства собственно времени теряются. Поэтому для наиболее ясного анализа его природы нужно выбирать, во-первых, закономерности наиболее простые и прозрачные, позволяющие связать время с небольшим количеством известных величин.

Во-вторых, имеющие максимально общий характер, так как время само является наиболее общей характеристикой бесчисленного количества процессов. В-третьих, достоверность которых не вызывает никаких сомнений.

Среди таких закономерностей вне конкуренции законы Ньютона. Во-первых, их простота не может не вызывать изумления. Во-вторых, всеобщность применения также не имеет себе равных среди физических законов. В-третьих, границы применения этих законов изучены наиболее полно и, оставаясь в пределах этих границ, за достоверность описываемых ими зависимостей можно уже не опасаться, так как за время, прошедшее с момента их обнародования, тысячи исследователей подвергли законы Ньютона придирчивой проверке на соответствие результатам адекватно поставленного эксперимента, который один только является судьей истинности любого физического закона. Следует особо отметить, что законы Ньютона объективно отражают свойства той физической реальности, пусть даже в абстрагированной форме и с некоторой долей условности, в которой мы находимся и одной стороной которой является время.

Первый закон Ньютона для анализа природы времени не дает почти ничего, кроме того, что движение тела в пространстве в отсутствие приложенных сил и сопротивления движению осуществляется бесконечно. Отсюда можно заключить, что время в конкретном факте движения имеет протяженность и эта протяженность может быть как бесконечной (точнее, достаточно большой), так и равной нулю (то есть исчезающе-малой). Тот же вывод можно сделать и из формулировки третьего закона, признав, что время взаимодействия двух тел также может быть равно как бесконечности (в ограниченном смысле), так и нулю (то есть промежутку ничтожной длительности). Знаменитый же закон всемирного тяготения является стационарным и поэтому пока не принимает участия в нашем анализе. И лишь формулировка второго закона Ньютона, содержащая время в неявном виде, позволяет, как мы увидим впоследствии, пролить свет на природу физического времени, в котором и происходит его – закона – действие.

Итак, рассмотрим второй закон Ньютона, действующий в нерелятивистском приближении и в макромире:

где F – сила, приложенная к материальному телу;

m – масса тела;

– ускорение, вызываемое силой.

Несмотря на то что мы не знаем вполне определенно, вследствие каких причин при изменении скорости тела появляется сила или почему приложенная к нему сила вызывает соответствующее изменение его скорости, сам по себе факт таких последствий, происходящий во времени, не вызывает никаких сомнений. Точно так же – хотя мы не знаем достаточно достоверно, почему коэффициент, связывающий изменение скорости тела с приложенной силой, не является постоянным при подсчете разных значений силы и ускорения – существование такого изменяющегося коэффициента, сомнения не вызывает. И связь всех четырех величин, входящих в закон, поскольку многократно проверено, что он адекватно отражает положение дел в действительности, определяется лишь свойствами окружающей нас реальности (мировыми константами) в том месте пространства, где мы проводим эксперимент, и ничем другим. При этом необходимо учитывать, что абстрактное изображение реальных движений всегда описывает их с некоторой долей условности. То есть нужно учитывать, что между теоретическим описанием и реальными явлениями всегда стоит неполнота этих описаний. Объясняя движение тела с помощью законов Ньютона, мы должны были бы учитывать несовершенство этого описания и некоторые несоответствия его реальному положению дел. Например, учитывать сопротивление воздуха, если это полет снаряда, действие силы Кориолиса, если это полет ракеты-носителя, суточное движение точки земной поверхности, если мы ведем астрономические расчеты. Но всякий раз, применяя наши описания для вычисления реальных движений, мы вынужденно игнорируем многочисленные второстепенные несоответствия, заведомо не превышающие принятую погрешность расчетов, и оставляем только те обстоятельства, которые превышают эту погрешность, либо учитываем эту погрешность при определении окончательного результата. Именно в таком смысле и сделано заявление, что законы Ньютона многократно проверены на соответствие реальному положению дел. И отсутствие в действительности истинно инерциальных систем отсчета, в которых только и справедливы законы Ньютона, вовсе не препятствует применять их – законы – для использования в практической деятельности как раз в силу описанного здесь принципа.

Согласно Ньютону, время, использующееся в его втором законе, является абсолютным, а временной промежуток, отсчитываемый на некотором отрезке его «хода», имеет только одну характеристику, а именно длительность. Однако можно предположить, что одной этой характеристикой свойства времени, применяющегося в законах Ньютона, не исчерпываются, и, кроме нее, есть и другие, пока скрытые от нас, свойства. Для их определения воспользуемся методом самого Ньютона, о котором он так говорит в своем, уже упомянутом знаменитом сочинении «Математические начала натуральной философии»: «Силы природы и простейшие законы их действия они (последователи экспериментальной философии. – Л. М.) выводят аналитически из каких-либо избранных явлений, а затем синтетически получают законы остальных явлений».

Чтобы предполагаемые нами свойства времени, употребляемого в научных исследованиях и считающегося абсолютным, стали доступны для дальнейшего анализа, необходимо вывести во втором законе Ньютона время из-под знака дифференциала и представить в явном виде. Откажемся от представления времени в виде всеобщего аргумента и представим его в виде функции других величин, входящих во второй закон Ньютона. С этой целью рассмотрим простейшую задачу динамики.

Пусть материальная точка с постоянной массой m движется под действием постоянной по модулю и направлению силы F вдоль оси X. Несмотря на то, что сила и скорость – векторы, из-за совпадения направления движения с направлением действия силы эту задачу можно решать в скалярном представлении.

Пусть, если то и а также, т. е.

Запишем второй закон в виде:

и найдем закон движения точки в виде

Так как то, умножив обе части уравнения на dt и беря от них интеграл, найдем, что

Помня, что запишем:

Умножая обе части полученного уравнения на dt и снова интегрируя, найдем:

Учитывая начальные условия, получим:

Заметим, что х в нашем случае – строго монотонная функция. Тогда, по соответствующей теореме, она имеет обратную функцию:

Рассмотрим квадрат этой функции:

Умножим числитель и знаменатель правой части на х и поделим на 2, учитывая при этом, что

Учтем, что произведение есть работа силы F на пути движения точки массой m. Заметим специально, что материальную точку приводит в движение сила, существование которой из данного движения не выводится (сторонняя сила), поэтому и работа, которая этой силой производится, есть работа сторонней силы

С другой стороны, работа силы F равняется изменению кинетической энергии точки на пути х:

Учитывая, что при имеем:

В этом случае получим для квадрата функции Т:

или

где – временной интервал;

m – масса;

x – пройденный путь;

E_кин – кинетическая энергия.

Заметим, что в условиях нашей задачи было постулировано постоянство массы точки и силы, приводящей ее в движение, что в общем случае необязательно. Однако на содержательности дальнейших выводов это обстоятельство, как мы увидим впоследствии, никак не отразится.

Временной интервал, найденный таким образом, определяет собой собственное (внутреннее) время процесса, которое в нашем случае не имеет никакого отношения к скорости движения тела в другой системе отсчета, потому что в начале нашего анализа мы приняли проводить его в нерелятивистском приближении. Впоследствии мы обстоятельно проанализируем теорию относительности Эйнштейна и соотношение ее периодов с нашим исследованием.

Но для относительных движений, тем не менее, нужно заметить, что в реальности могут быть более сложные случаи, чем мы рассматривали, для которых учитывать их (относительные движения) не только возможно, но и обязательно.

К примеру, возьмем движение двух небольших астероидов вдалеке от тяготеющих масс и на пересекающихся траекториях. Здесь, если учитывать движение только одного астероида на участке траектории до пересечения с траекторией другого, то мы должны принять вложенную энергию в этом движении равной нулю и временной интервал, соответствующий этому, равным бесконечности. То же самое относится и к движению другого астероида. Но если мы берем оба этих движения как один процесс, в совокупности, учитывая, что астероиды столкнутся, то должны принять, что каждый из них по отношению к другому обладает вложенной в процесс энергией, равной кинетической энергии его движения. Поэтому, когда в результате столкновения начинается процесс образования нового небесного тела или распыление астероидов с образованием пылевого облака, для этого процесса временной интервал будет определяться уже с использованием кинетической энергии обоих астероидов относительно друг друга. Могут существовать еще более сложные случаи, поэтому вывод относительно вложенной энергии должен делаться после рассмотрения всех деталей конкретной ситуации, в которой протекает процесс.

Таким образом, время (временной интервал) для каждого процесса имеет свое, определяемое только параметрами процесса значение и, кроме того, генерируется для каждого процесса своим, отличающимся от другого процесса способом, зависящим от особенностей его протекания.

Следует особо отметить то обстоятельство, что всякий раз, когда мы определяем временной интервал для независимого единичного движения, мы полагаем при этом то есть считаем, что оно начинается с нулевой временной точки. Если при этом нам необходимо будет сопоставить временному интервалу, определённому нами, интервал из внешнего для данного движения счёта Т_вн, то, прежде всего, нужно в начальный момент времени t₀ отметить соответствующий ему момент t_вн0 , а по завершении временного интервала t_x отметить момент t_внx. Тогда искомая длительность будет исчисляться как

В этом случае временной интервал будет описывать тот же самый процесс, но уже относительно внешнего, общеупотребительного, счета времени.

В целом полученное выше выражение, во-первых, определяет физическое время через известные величины, во-вторых, позволяет понять природу времени, исходя из характеристик самого движения, и, в-третьих, дает возможность сделать некоторые выводы относительно свойств той физической реальности, в которой происходит движение.

Остается неясным, может ли выражение, полученное в результате решения частной задачи динамики, претендовать на какую-либо степень всеобщности. Если время, которое определяется в полученном выражении, действительно то физическое время, о котором речь шла вначале, то и в любом другом случае решение динамических задач всегда должно приводить к аналогичному виду зависимости для времени. То есть ее вид должен быть всегда один и тот же, независимо от того, из какого конкретного случая она выводится.

Чтобы убедиться в этом, рассмотрим следующую простую задачу динамики: определить период колебания материальной точки с постоянной массой m по прямой около положения равновесия под действием квазиупругой силы, считая, что в момент времени точка имеет координату и скорость

По второму закону Ньютона

положив получим:

Это дифференциальное уравнение второго порядка, известное как уравнение свободных колебаний материальной точки, общее решение которого имеет вид:

где x – смещение точки из положения равновесия;

a – амплитуда колебания;

ω – циклическая частота;

φ – начальная фаза.

В нашем случае

Свободные колебания имеют характеристическое время (период), через которое все элементы движения повторяются:

Для простоты картины будем рассматривать период в радианной мере.

Обозначим

Умножим и разделим выражение для Ŧ² на x², по-прежнему учитывая, что

Так как и в этом случае сила действует вдоль направления движения, то

где A – работа силы на пути x, равная изменению потенциальной энергии материальной точки.

так как

Заметим, что потенциальная энергия вкладывается в рассматриваемый процесс лишь в течение половины периода Ŧ. Чтобы учесть это, запишем

в виде

в результате получим:

Для окончательной уверенности во всеобщности полученной зависимости решим третью простую задачу динамики, рассмотрев движение физического маятника, колеблющегося вокруг оси.

Определим период колебаний тела с постоянным весом P, центр тяжести которого C расположен на расстоянии r от оси вращения. Угол отклонения тела от положения равновесия φ будем считать малым, когда можно принять Силу тяжести будем считать приложенной к телу в центре тяжести C.

Тогда при малых углах, где Pt – тангенциальная составляющая веса тела. Момент этой силы по отношению к оси вращения

Под влиянием этого момента тело приобретает угловое ускорение

где J – момент инерции тела относительно оси О.

Подставляя значения β и M, получим:

Полагая получим:

Полученное уравнение также является уравнением гармонических колебаний с периодом

или в радианной мере

Подставив в уравнение для Ŧ значение ω, найдем:

Умножим числитель и знаменатель выражения на φ² и, учитывая также, что получим:

Заметим, что – путь, проходимый центром тяжести при колебаниях. Соответственно,

а

Отсюда

но

Так как и здесь потенциальная энергия вкладывается в процесс только в течение половины периода, запишем:

В итоге получим:

Сопоставим все три выражения, полученные из трех различных задач динамики:

Поскольку в двух последних случаях за время развития процесса потенциальная энергия полностью переходит в кинетическую и обратно, а в первом случае (при торможении) кинетическая может переходить в тепловую, то есть в процессе могут участвовать различные виды энергии, обобщим найденные зависимости, записав:

где E – сторонняя энергия, участвующая в процессе.

Рассмотрим выражение Присутствие в нем меры инерции точки и квадрата расстояния, которое она проходит под действием приложенной силы, определяет степень противодействия массы m изменению ее в данном случае кинетической энергии. Размерность этой величины совпадает с размерностью момента инерции при вращении тела вокруг оси, поэтому естественно назвать величину обобщенным моментом инерции массы m.

Здесь хорошо видно, что масса есть численная характеристика степени противодействия сил инерции работе внешней силы.

В итоге для искомой функции получаем:

где – временной интервал;

Ĵ – обобщенный момент инерции;

E – сторонняя энергия.

Заметим, что в нашем случае Е есть сторонняя энергия, относящаяся исключительно к отдельному процессу, рассматриваемому нами изолированно, поэтому ее соотношение с энергиями других процессов принципиально не рассматривается.

Система единиц выбирается всякий раз таким образом, чтобы не пришлось вводить ненужные коэффициенты.

Особо отметим, что момент инерции тела легко преобразуется в случае колебательного движения тела в обобщенный момент инерции Ĵ.

Рассмотрим также случай, когда энергия извлекается из инерциального движения. В этом случае при торможении тела появляется сила инерции, которая производит работу против сил сопротивления движению. Несмотря на то, что эта сила непосредственно выводится из рассматриваемого движения, в данном случае она все равно является сторонней силой и работа, производимая этой силой, также является работой сторонней силы. Объяснить это возможно следующими обстоятельствами. Во-первых, при истинно инерциальном движении тела в самом движении мы не можем обнаружить никаких побуждающих сил – ни внутренних, ни внешних. Во-вторых, сила инерции возникает лишь тогда, когда изменяется скорость тела, а это возможно в рассматриваемом случае лишь при внешнем изменении условий движения тела, т. е. при торможении. Сила инерции, которая и производит работу против сил сопротивления, тем самым определяется внешними причинами, хотя и действует в самом движении. Противодействие этой силы силам торможения становится возможным лишь потому, что тело имеет запас кинетической энергии, полученной вследствие того, что ранее сторонняя энергия была вложена в процесс движения. Отсюда видно, что изменение энергии, получающееся вследствие работы этой силы, есть изменение ранее вложенной сторонней энергии, извлекаемой в данном случае из движения. И всякий раз, когда мы вычисляем временной интервал, необходимо сопоставлять с этой энергией обобщенный момент инерции, соответствующий тем условиям, при которых именно эта энергия извлекается.

Необходимо отметить также, что мы рассматриваем здесь элементарные случаи вычисления временного интервала. В более сложных случаях, когда в одном и том же процессе происходит одновременное множественное преобразование вложенной энергии, выражение для него может содержать сумму элементарных процессов и состоять из нескольких отношений обобщенных моментов инерции к соответствующим им элементам вложенной энергии.

Проверим полученную зависимость на правильность с точки зрения соответствия размерностей в системе СИ, ради простоты выполнив эту процедуру для квадрата интервала времени:

Как видно, соответствие размерностей в полученном выражении не нарушено, значит, это и есть искомая зависимость, характеризующая свойства физического времени.

Для того чтобы дополнительно убедиться, что полученное выражение имеет всеобъемлющий характер, возьмем случай, далекий от рассматриваемой тематики, например, время расползания волнового пакета частицы массы m₀:

где m₀ – масса частицы;

ħ – постоянная Планка.

Умножим обе стороны соотношения на

И, учитывая, что имеем:

где ε – энергия частицы.

Откуда легко увидеть, что и в этом случае мы получаем то же выражение:

Из рассмотренных случаев видно, что, как мы и предполагали, из любой задачи динамики всегда получается одно и то же выражение для текущего временного интервала. Связано это с тем, что время как физическая величина имеет единообразный внутренний физический смысл для всей классической механики и, предположительно, и для всей физики вообще, несмотря на то, что первоначально оно было введено как не имеющая дополнительных свойств абстрактная длительность.

Прежде чем приступить к анализу найденной закономерности, необходимо сделать некоторые замечания о степени ее значимости и границах ее применимости.

В качестве исходной точки для последующих преобразований был взят второй закон Ньютона в каноническом виде. Поскольку этот закон выражает наиболее фундаментальные свойства материального мира, заключающиеся, во-первых, в существовании массы как меры инертности тела и, во-вторых, в способности этого тела изменять свою скорость под действием приложенной силы, то полученное выражение для величины интервала физического времени также является фундаментальным законом, связывающим меру противодействия со стороны материального тела изменению его энергии с количеством внешней энергии, вложенной в процесс движения, а следствия, из него вытекающие, имеют столь же фундаментальное значение.

Кроме того, выражение для временного интервала было получено из второго закона без каких-либо специальных ограничений или искусственных приемов, выходящих за рамки классической механики. Поэтому полученное выражение может быть применено в той же мере и тех же случаях, что и упомянутый выше закон. То есть выражение для временного интервала, полученное подобным образом, без каких-либо ограничений применимо в границах применимости классической механики.

И отсюда следует главный вывод: если считать, что второй закон Ньютона адекватно описывает реальные движения, то полученное выражение описывает их столь же адекватно.

При этом учитывается, как уже ранее отмечалось, некоторая ограниченность описания, присущая абстрактному изображению реального движения.

Отмечая это, приходим к окончательному выводу, что выражение вида

где Т – временной интервал;

Ĵ – обобщенный момент инерции;

E – вкладываемая в процесс или извлекаемая из процесса сторонняя энергия, имеет для классической механики всеобщий характер и исчерпывающим образом характеризует физическое время, фигурирующее в ее задачах.

Перейдем теперь к анализу свойств выведенной закономерности.

Заметим, прежде всего, что величина временного интервала, выраженная таким образом, может быть вычислена для реального, наблюдаемого в действительности движения действительно существующего материального тела. Несмотря на то, что мы вначале исходили из представления об абсолютном времени, которое постулируется для применения в законах Ньютона, полученное из анализа этих законов время (поскольку, как мы считаем, они адекватно описывают реальность) уже имеет иные характеристики. То, что свойства времени, выражение для которого было получено подобным образом, отличаются от свойств Ньютонова абсолютного времени, мы покажем, когда подробно проанализируем эти свойства, но даже без подробного анализа видно, что эти свойства скорее соответствуют тому относительному времени, которое Ньютон считал «кажущимся» и неспособным при его применении в научном исследовании адекватно описывать явления окружающего нас мира.

Отсюда следует, что Ньютон, давая характеристику абсолютному и относительному времени, описал ситуацию, противоречащую реальному положению дел. На самом деле всеобщим определением времени является то, что он объявляет относительным, а его абсолютное характеризует лишь некий ограниченный набор частных случаев, то есть представляет собой определение особенного.

Поэтому, чтобы отличать наше представление от представления Ньютона, мы будем далее везде называть отрезки времени в нашем представлении временным интервалом (с ударением на третьем слоге первого слова). И, говоря о временном интервале, нужно учитывать, что на самом деле мы обсуждаем свойства того реального физического времени, о котором шла речь в начале исследования.

Первое, что бросается в глаза при рассмотрении выражения для временного интервала, – это полное и окончательное устранение из проблемы физического времени любых, даже самых слабых, намеков на существование у времени каких-либо мистических свойств.

Время в классической механике является параметром, принципиально не выделяющимся среди других общепринятых параметров, таких как, например, сила, масса, скорость, ускорение и т. д., и это обстоятельство позволяет раз и навсегда отмежеваться от многочисленных попыток спекулятивного использования его свойств в разного рода эзотерических конструкциях.

Вторым выводом, непосредственно следующим из самого вида закономерности, является утверждение о том, что время не является самостоятельной материальной сущностью. В отличие от абсолютного времени Ньютона квазиматериальность не является необходимым свойством временного интервала ни теоретически, ни при практическом его использовании в реальных динамических задачах. Квадрат значения временного интервала в построениях классической механики есть счетная величина, как и считал в свое время Аристотель. Она в итоге есть отношение сопротивления протеканию процесса к половине энергии, вкладываемой в процесс или извлекаемой из него. Поэтому время по своей сути есть отношение. Однако, будучи отношением, оно, тем не менее не имеет материального воплощения, как, например, масса. У времени в нашей интерпретации нет такой двойственности: время, используемое в физических зависимостях, есть число, и у него нет присущих Ньютоновому времени противоречивых свойств.

Физически время есть измеренная продолжительность единичного процесса и вне процесса не существует.

Являясь абстрактной характеристикой реального материального взаимодействия, его параметром, свойством, присущим движению материи, т. е. свойством свойства или свойством в квадрате, само время, поэтому особым видом материи, как, например, электромагнитное поле, не является, и непосредственно с ним невозможно производить материальные преобразования. Подобные действия можно предпринять лишь по отношению к самому движению, воздействуя на условия его осуществления. И лишь в результате этого параметры движения, в том числе и время, изменятся в свою очередь. Поэтому время само по себе, независимо от движения, к которому оно относится, нельзя как нечто самостоятельно существующее «отразить», «сжать», «повернуть», извлечь из него энергию, как нельзя извлечь, например, энергию из числового значения скорости или ускорения, поскольку «движет» процесс не время, а вложенная в процесс сторонняя энергия.

Подобное заключение, объявляющее ложной субстанциональную концепцию, которой придерживался Козырев, требует дополнительного пояснения. Для того чтобы сделать такое заявление, нам пришлось использовать полученное ранее общеизвестное математическое выражение, связывающее между собой некоторые физические величины (второй закон Ньютона), и в результате анализа этого выражения определить свойства временного интервала. Подобный способ объяснения физических явлений широко применяется в современной науке и не является чем-то необычным или недостаточно строгим. Собственно, вся математическая физика построена на этом приеме. Вопрос здесь заключается лишь в том, какое математическое выражение при этом берется за основу, насколько оно соответствует и как точно описывает истинные закономерности реального мира?

Но мы уже указывали, что выражение для временного интервала, выведенное из второго закона Ньютона, является столь же фундаментальным, как и этот закон. А поскольку второй закон Ньютона появился в результате обобщения и осмысления гигантского количества опытных данных, взятых из наблюдений над природными явлениями, то можно считать, что и прямые следствия из этого закона в той же степени соответствуют природным явлениям. То есть выражение для временного интервала можно также считать полученным, в конечном счете, из обобщения опытных данных, взятых из наблюдений над природными явлениями. В то же время субстанциональная концепция Козырева получена из анализа математического выражения, которому, как мы впоследствии покажем, вообще не соответствует никакая физическая реальность. Это обстоятельство позволяет нам полностью проигнорировать физический смысл и сущность положений теории времени, предложенной Козыревым, не тратя усилий, за некоторыми исключениями, на детальное обсуждение этих положений. Коротко можно лишь заметить, что «зеркала времени», заявленные Козыревым, невозможны по вышеописанным обстоятельствам, а в его экспериментах присутствуют невыясненные доселе артефакты, либо не относящиеся к времени непосредственно необъясненные эффекты.

Третьим выводом относительно природы времени, вытекающим из вида полученной зависимости, будет категорическое утверждение о его строгой локальности в виде временного интервала.

Никакого единого всеобщего времени, «текущего» через весь материальный мир и «движущего» собой все процессы Вселенной, принципиально не существует. Или, по-другому, никакого иного времени, кроме того, что мы называем физическим, представляющим собой продолжительность единичного процесса, не существует в реальности. Всякого рода «духовные», «внутренние», «субъективные», «личностные», «векторные», «линейные», «статические», «динамические», «субстанциональные», «реляционные» и прочие виды времени есть отражение в сознании человека различных сторон реального физического времени как измеренной продолжительности единичного процесса.

Если хотя бы для одного процесса можно найти временному интервалу иное объяснение, чем Ньютонова концепция, вся она полностью должна быть пересмотрена, так как всеобщее абсолютное время может существовать только в согласии с принципом «все, или ничего». Поскольку оно принято неизменным и независимым, то любой намек на другие свойства, тем более на зависимость и изменяемость, разрушает саму основу этой концепции. Но мы получили вполне определенное выражение для временного интервала простейшего случая – механического движения, которое строится принципиально противоположно абсолютному времени. Время в нашем случае является функцией вложенной энергии и сопротивления внутри процесса происходящим под действием этой энергии изменениям. Поэтому приходим к неизбежному выводу, что единственным материальным носителем реально существующего времени как свойства движения является сам единичный процесс, длительность протекания которого или его части и выражает величина временного интервала.

Времени, существующего самостоятельно, отдельно от единичного процесса, в реальности не бывает. Время всегда конкретно, т. е. всегда принадлежит конкретному процессу. И это правило не знает исключений.

А это означает, что время есть только там, где есть процесс, есть движение материи. Если такого движения не наблюдается, то никакого времени в этом случае нет. Его не существует. Соответственно, всегда, когда мы имеем счет времени, он производится неким процессом, либо уже существующим, либо специально организованным. Поэтому время вообще, существующее самостоятельно, а именно «единое всеобщее независимое время», есть абстракция, присутствующая только в нашем сознании.

Как ни странно, Ньютон, вводя свое абсолютное время в обиход научного исследования, хорошо это понимал. Он не интересовался свойствами относительного времени и не рассматривал возможности его применения в законах движения, считая его изменчивым, а потому и недостоверным, но, тем не менее, признавал его существование. Его оговорка по поводу того, что «относительное время есть мера продолжительности, совершаемая при посредстве какого-либо движения», прекрасно это демонстрирует. И когда, в соответствии с ранее заданным вопросом, мы переходим от его абсолютного времени к его же относительному, то обнаруживаем, что материальным, ощутимым и здесь является только наблюдаемый нами процесс, то есть движение, о котором говорил Ньютон. Наблюдаемое же в реальности время служит лишь характеристикой этого движения, то есть само по себе ни в коем случае не является материальной сущностью. Этим заявлением полностью устраняется та противоречивость, которая присуща абсолютному времени Ньютона. Отсюда, в свою очередь, следует заключение, что единое всеобщее время, которое мы себе представляем и в которое, как нам кажется, мы «погружены», на самом деле есть результат сложения длительностей бесчисленных отдельных процессов в единое существование Вселенной, Земли и человечества. «Река времени» как поэтический образ также существует только в нашем сознании и лишь отражает в нем совместное существование этого бесконечного числа отдельных процессов.

Оставляя пока в стороне вопрос о мнимом времени, которое в классической механике не рассматривается, заметим, что, поскольку подкоренное выражение в зависимости для временного интервала сугубо положительно, значения временного интервала действительны во всей области их существования. Что это именно так, можно убедиться непосредственно. Масса в классической механике не может быть отрицательной. Длина пройденного телом пути входит в выражение для обобщенного момента инерции во второй степени, поэтому направление движения в первом приближении не играет роли при определении длительности. И хотя энергия в равной степени может вкладываться в процесс (при разгоне тела, например) и извлекаться из него (при торможении), сама по себе она, в границах применимости второго закона, всегда имеет действительное, также сугубо положительное, значение. Но при положительном подкоренном выражении временной интервал представляет собой, как уже указывалось, действительное число или функцию действительного переменного. Эта функция имеет в общем случае двузначный вид, так как квадратный корень в нашей зависимости мы вынуждены принимать и со знаком плюс, и со знаком минус, поскольку не существует никаких специальных соображений, которые запрещали бы нам использовать оба знака в полученном выражении. Кроме того, двойной знак в выведенной формуле появляется исключительно из-за того, что время входит во второй закон Ньютона в составе второй производной. А это обусловлено только свойствами нашего физического мира, и ничем иным. Если бы время в этом законе входило в состав первой производной, то двойной знак перед отношением обобщенного момента инерции к энергии отсутствовал бы, что легко проверить. Поэтому мы не можем из соображений здравого физического смысла, как это обычно бывает, проигнорировать знак минус перед корнем в формуле для величины временного интервала. А необходимость использования обоих знаков приводит нас еще к одному выводу.

Четвертым, неожиданным и важнейшим выводом, имеющим далекоидущие последствия для физической теории, является утверждение, что в нашей Вселенной, понимаемой как объективная реальность в самом широком смысле, при известном наборе мировых констант, совместно существуют два равноправных встречных направления протекания механических процессов во времени. Эти процессы могут быть полностью идентичны, их временные интервалы могут иметь равное значение, но последовательности смены этапов у них будут направлены навстречу друг другу. Или по-другому в нашей Вселенной существуют два равноправных, но встречно-направленных способа возрастания энтропии.

Заметим по этому поводу, что исходное выражение для временного интервала, как мы уже отмечали, адекватно описывает реальную физическую действительность. Поэтому оба знака времени не являются следствием особенностей математических операций при выведении зависимости, а соответствуют реальному положению вещей в окружающем нас материальном мире. Иными словами, причиной появления многозначности у выражения для временного интервала являются особенности строения Вселенной, а сама многозначность есть лишь следствие описания этих особенностей, а не наоборот.

Возвращаясь к предпосылкам нашего вывода, можно сказать, что второй закон Ньютона сформулирован таким образом, что не является Т – инвариантным в строгом смысле слова, а объединяет в абстракции две идентичные, но противоположно направленные во времени независимые ветви процессов, существующие в реальности.

Иными словами, в природе совместно существуют два направления времени: из нашего прошлого в наше будущее и из нашего будущего в наше прошлое.

Если распространить понятие временного интервала в нашем понимании (как отношение сил сопротивления изменениям к вложенной энергии) на все возможные процессы, то получится, что именно потому и многие другие законы, использующиеся в физике, выглядят Т-инвариантными, поскольку большинство из них сформулированы таким образом, что в своей формулировке описывают все явление, состоящее из одномоментно существующих, противоположно направленных временных ветвей, а поэтому не различают противоположных временных направлений. Этим же утверждением разрешается также проблема «запаздывающих» и «опережающих» потенциалов, соответствующие уравнения которых описывают разные направления времени в нашем мире. То есть опережающие потенциалы описывают процессы в минус-времени, которые наблюдались бы в нашем мире, если бы происходили на наших глазах. При этом запаздывающие потенциалы описывают реально существующие процессы, которые принадлежат нашему плюс-времени.

Удивительно, что Ньютон, формулируя свое определение абсолютного времени, однозначно указывал на его движение («протекает»), но никоим образом не определял направление или направления этого «протекания», в противоположность позднейшим исследователям, что свидетельствует не только о его научной добросовестности, но и о его безошибочной интуиции.

Итак, непосредственный и предварительный анализ зависимости для временного интервала позволяет сделать следующие исходные и неоспоримые заключения:

1. Время в классической механике является параметром, принципиально не выделяющимся среди других общепринятых параметров, таких как, например, сила, масса, скорость, ускорение и т. д.

2. Время представляет собой свойство движения материи, а не ее форму.

3. Время не является самостоятельной материальной сущностью.

4. Единого всеобщего времени, «пронизывающего» все процессы Вселенной, не существует.

5. Временной интервал строго локален. Любая реальная длительность (длительность реального процесса) слагается из бесчисленного количества длительностей элементарных актов движения, составляющих этот процесс.

6. Во Вселенной, при известном наборе мировых констант, совместно существуют два равноправных встречных направления протекания механических процессов во времени.

3. Темп времени

Для абсолютного времени, представляемого как течение реки, совершенно естественным выглядит существование некоего «хода» времени – равномерного и непрерывного одностороннего движения из нашего прошлого в наше будущее. Именно это движение, по существующим представлениям, «несет» все процессы и все тела в одну сторону. На него мы, по представлениям Ньютона, повлиять не в силах, и нам остается только наблюдать, какие изменения в окружающем мире, «уносимом» в неизвестное будущее, происходят на наших глазах. Главная особенность такого движения, введенная аксиоматически, – это неизменность скорости. Абсолютное время всегда и во всех случаях «движется» с постоянной скоростью, не изменяющейся ни при каких условиях.

Если мы переходим к использованию временного интервала, то подобное свойство уже не может приниматься нами в качестве основного для времени, как мы и покажем в дальнейшем. Однако, рассматривая выражение для временного интервала и подчеркивая, что время есть число, мы, таким образом, фиксируем продолжительность завершившейся части процесса. Но временной интервал есть результат движения процесса от начала к концу и, следовательно, результат его динамических свойств. Когда мы фиксируем результат, свойства временного интервала в промежутке между началом и концом движения остаются в тени. Между тем в зависимости от конкретного значения выведенного ранее соотношения: сопротивление развитию процесса – вложенная в процесс энергия; скорость его развития может меняться не только для разных процессов, но даже и внутри одного и того же временного интервала.

И для того чтобы было возможно сравнивать между собой процессы одного и того же вида, но происходящие при разных условиях, необходимо ввести скорость изменения величины временного интервала по отношению к одной из величин, входящих в выражение для него и являющихся по отношению к нему аргументом. Наиболее универсальной в этом смысле является величина вложенной в процесс энергии. Поэтому для характеристики процесса введем производную от времени по величине вложенной энергии и назовем ее темпом времени:

Темп времени – достаточно устоявшееся в темпорологии понятие. Оно определяет частоту событий в течение некоего определенного промежутка времени, что в элементарном виде представляет собой расстояние во времени от одного события до другого, т. е. внешний по отношению к процессу счет. Введенный же нами темп, напротив, характеризует процесс с точки зрения внутренних свойств временного интервала. Внешний счет времени, который также может здесь использоваться, относится в рассматриваемом случае исключительно к изменениям в процессе, происходящим внутри временного интервала, и не распространяется на события, происходящие за пределами этого интервала. Темп времени в нашей интерпретации – это характеристика движения в интервале от где t_кон есть момент окончания движения.

Введение темпа времени позволяет, во-первых, сравнивать между собой процессы одного вида по скорости их протекания и, во-вторых, различать между собой этапы процесса, протекающие в изменившихся по отношению к энергии условиях.

Если то, сравнивая величину темпа для разных частей интервала, можно понять, насколько прохождение одной части интервала происходит быстрее, чем прохождение другой. Таким образом, кроме величины временного интервала, которая является числом и характеризует продолжительность процесса или его части, у нас появляется еще и скорость, с какой процесс развивается. Но тут необходимо сделать специальную оговорку.

Темп времени, введенный подобным образом, не является еще одним его (времени) измерением, так же как скорость движения не является дополнительным измерением пространства. Хотя это утверждение само по себе является физической банальностью, забвение смысла этого обстоятельства встречается не так редко, как хотелось бы. Попытки сконструировать многомерное время, приспосабливая в виде дополнительных измерений его искусственные характеристики, существуют, и игнорировать их существование было бы безответственно.

Если же на протяжении всего временного интервала, то сравнение может проходить в интегральной форме, и, сравнивая интервалы T₁ и T₂ подобных процессов по величине, можно понять соотносительную скорость прохождения интервала и в том и в другом случае.

Кроме всего изложенного, отсутствие изменений в величине темпа для подобных процессов в различные, далеко отстоящие друг от друга, внешние по отношению к процессам моменты времени, однозначно характеризует постоянство мировых констант в месте, где находятся сами исследуемые процессы. То есть если, например, некий процесс в данный момент времени требует на каждую секунду своей протяженности 20 кДж энергии и эта величина, измеренная в другой момент времени, значительно отстоящий от первого, для аналогичного процесса, не меняется, то мы можем быть уверены в постоянстве мировых констант в месте развития процессов.

Стоит еще раз напомнить, что, когда в последующем мы будем анализировать и сравнивать свойства абсолютного времени и временного интервала, в этом случае речь будет идти исключительно о единичном процессе либо о нескольких единичных процессах, скорость развития которых и характеризует темп времени. Точно так же рассуждения относительно равномерности и непрерывности «хода» времени внутри временного интервала имеют свое основание в использовании для подтверждения того или иного состояния процесса введенного здесь темпа времени.

4. Временной интервал и реальное время

Как мы уже рассматривали, Ньютон различал абсолютное время, употребляемое им в теоретических исследованиях, и относительное время, применяемое в обычной бытовой практике. И, несмотря на то, что к относительному времени он подходил несколько скептически, считая его недостоверным, изменчивым и зависящим от случайного произвола, именно оно было для него, как, впрочем, и для нас, единственно существующей реальностью.

И остальных, населяющих Землю людей, прежде всего, интересует, что представляет собой именно это бытовое повседневное время, в котором они живут? И хотя некоторые из них, несомненно, интересуются временем, употребляющимся в научных исследованиях, подавляющее большинство, если и задумываются о свойствах времени как такового, имеют в виду в этом случае именно свое частное бытовое время. Существующее представление о нем, сформированное в сознании обычного человека, недалеко ушло от Ньютонового определения абсолютного времени. В соответствии с общепринятым представлением существует независимая, неощутимая, ненаблюдаемая «река времени», единственное назначение которой – увлекать в таинственное будущее людей, окружающий их мир, иные миры и всю Вселенную. «Ход» этой реки равномерен и неостановим. Человеку остается только наблюдать этот «ход» и пытаться догадаться, откуда взялось это неостановимое, неудержимое и неощутимое время и до каких пор оно будет продолжать свой «бег».

Но, как показало наше исследование, у времени, помимо и в противоположность свойствам, которые постулировал Ньютон, обнаружились и другие, первоначально скрытые от нас свойства, исследованием которых мы впоследствии займемся. Однако предварительно нужно заметить следующее. Временной интервал, выражение для которого мы получили из анализа второго закона Ньютона, описывает время, которое можно применять в научных исследованиях, используя его, как и абсолютное время, также и для тех закономерностей, которые не вытекают прямо из второго закона Ньютона. То есть это время есть точно такая же абстракция, как и все иные абстракции, употребляемые вместе с ним в физических зависимостях. Но мы недаром заметили, что законы Ньютона в абстрагированной форме описывают реальные движения в реальном мире и объективно отражают события, в нем происходящие, хотя и в некоторых ограниченных пределах. И те следствия из этих законов, которые мы получили, точно так же, как и их исходные предпосылки, объективно отражают реальные процессы, которые мы можем наблюдать в действительности. Поэтому выражение для временного интервала, полученное из анализа реального движения, хотя и в абстрагированной идеальной форме, во-первых, есть не только чистая абстракция, применяемая для идеального описания этого движения, но и, во-вторых, может представлять собой также и форму описания любого другого реального движения, каким может быть, например, движение реального поезда, если включить в это описание сумму сил реального сопротивления его движению и сумму реально вкладываемой в это движение энергии. Чтобы перейти от абстрактного представления к конкретному бытовому времени, достаточно применить зависимость для временного интервала к решению конкретной бытовой задачи о движении. Таким образом, анализируя далее свойства временного интервала, мы тем самым выявляем свойства реального времени в реальных процессах, происходящих вокруг нас. И, выясняя различные стороны проявления временного интервала при исследовании движения, мы одновременно выясняем свойства реального промежутка времени применительно к реально существующим событиям, происходящим у нас на глазах. Именно поэтому свойства временного интервала, которые мы анализируем, можно перенести на описание времени вообще, так как иного времени, кроме продолжительности единичного процесса, в реальности не бывает.

5. Сравнение свойств абсолютного времени и временного интервала

Прежде чем продолжить анализ и перейти к свойствам абсолютного времени в сравнении со свойствами временного интервала, сделаем необходимые замечания относительно используемой терминологии.

Ситуация во временной механике напоминает ситуацию, существовавшую два с лишним века назад в термодинамике, когда господствующей гипотезой была гипотеза теплорода. Поскольку тепло представляли, как некую особую жидкость, вся терминология была приспособлена к описанию свойств этой жидкости. Достаточно вспомнить «теплоемкость», «теплопередачу», «теплообмен» и т. д.

Набор терминов, используемых в темпоральных рассуждениях, сложился под воздействием гипотезы о времени как о псевдоматериальной субстанции, пронизывающей собой всю Вселенную и приводящей в движение все без исключения вселенские процессы. Когда мы произносим термины «время», «во времени», «настоящее», «прошедшее», «будущее», «временной интервал», «промежуток времени» и прочие, подразумевается именно такая гипотеза.

В нашем случае нет смысла изобретать новую терминологию. Нагромождение новых терминов может лишь затруднить практическое применение зависимости для временного интервала. Нужно только помнить, что, используя сложившуюся терминологию, мы на самом деле имеем в виду совсем другое представление о времени. Как уже было сказано, согласно этому представлению носителем времени (временного интервала) является исключительно единичный процесс, длительность которого, выраженная числом, и есть время, о котором мы говорим.

Исходя из такого представления, мы и будем там, где это необходимо, пользоваться ранее употреблявшимися терминами.

Как уже выяснено, время есть свойство движения материи. Поскольку понятие движения есть абстрактное обобщение совокупности процессов, постольку понятие процесса есть конкретное выражение движения. Этот термин, употребляющийся повсеместно, в нашем случае пока означает единичный акт движения механического. А так как механическое движение представляет собой основу, на которой развиваются более сложные процессы, то всеобщность полученной зависимости для временного интервала нисколько не умаляется узостью этого термина. Впоследствии будет показано, что и для более сложных процессов время выражается сходной зависимостью. И термин «процесс» приобретет тогда иное, широкое или даже всеобщее, значение.

Термин «единичный» в простых случаях понятен интуитивно, но, тем не менее, нужно определить ту грань, за которой процесс можно считать единичным, даже если он представляет собой незначительный элемент бесконечной совокупности процессов либо выглядит для наблюдателя как конечный результат их совместного действия. В нашем случае таким процессом можно назвать лишь тот, у которого можно выделить момент начала в собственном времени процесса хотя бы теоретически и для которого среди параметров, его характеризующих, найдется хотя бы один, не совпадающий с параметрами находящихся в непосредственной близости аналогичных процессов. Кроме того, само понятие единичного процесса является относительным и зависит от точки зрения и параметров решаемой задачи. Так, например, тот же полет космической ракеты можно в некоторых случаях считать единичным процессом, а в других – их совокупностью.

Точно также, когда мы говорим о времени развития процесса в отдельной части или же во Вселенной в целом, мы считаем эту часть или всю Вселенную развивающейся как единичный процесс и соответственно этому производим подсчёт вложенной энергии и сопротивления рассматриваемому процессу развития.

Единичный процесс есть процесс физический, реальный, независимо от того, выступает ли он как движение материального тела, горение свечи или вращение Земли вокруг Солнца. Его длительность может находиться в пределах от условно нулевой до условно бесконечной. У такого процесса можно наблюдать его стадии, или ступени, которые могут быть естественно выделенными, как, например, разделение ступеней космической ракеты, если рассматривать ее полет как единичный процесс, или существовать лишь в нашем воображении, как при инерциальном движении тела. В любом случае движение процесса от его начала к концу происходит таким образом, что уже пройденные стадии, если процесс необратим, как, например, горение свечи, становятся несуществующими, оставляя после себя некие изменения в окружающей среде, а еще не пройденные стадии являются ненаблюдаемыми, потенциально существующими, так как процесс еще не вызвал их к жизни. Наблюдаемым является лишь текущий момент развития процесса. Конечно, абстрактно мы вполне можем себе представить свечу сгоревшей до конца, хотя она не сгорела еще и наполовину. На практике же мы, хотя и наблюдаем весь ход процесса, при необходимости оперируем обычно его длительностью, то есть отмечаем начало процесса и его завершение. Но если говорить о длительности как о динамической характеристике, то можно заметить ее особенность, соответствующую ходу процесса и заключающуюся в том, что как прошлое, так и будущее существуют лишь в сознании наблюдателя. Прошлое в памяти сохраняется как воспоминание о реально произошедшем, будущее – как прогноз. В реальности существует лишь настоящее, которое в отсутствии наблюдателя не фиксирует момента своего движения относительно начала и окончания процесса. Как писал Т. Гоббс: «…только настоящее имеет бытие в природе, прошедшее имеет бытие лишь в памяти, а будущее не имеет никакого бытия». Настоящее длится для этого процесса, пока он существует. Процессы начинаются, заканчиваются, переходят из одной формы движения в другую, но всегда в существовании материи есть одно только настоящее. И это настоящее вечно в пределах наивысшей длительности, которая может существовать в природе, – длительности существования Вселенной. Лишь наблюдатель вносит в наблюдаемое движение различение прошлого, настоящего и будущего. Только в сознании наблюдателя сохраняются уже прошедшие стадии процесса, и только в нем конструируются в виде предсказаний или нового знания моменты процесса, которым еще только предстоит осуществиться. То, что на практике рядом существует начало одного процесса, середина второго и окончание третьего, ничего не добавляет к положению, что существует лишь настоящее, которое складывается из начала первого процесса, середины второго и окончания третьего. Объективно существует лишь движение материи, которое всегда происходит сейчас – в настоящем. И это настоящее длится до тех пор, пока существует Вселенная. Образно выражаясь, можно сказать, что настоящее есть миг перехода из прошлого в будущее, но этот миг для Вселенной длится вечно.

То, что настоящее есть реально существующее и всеобъемлющее состояние для любого процесса, для их совокупности или для всей Вселенной, отнюдь не означает, что оно неподвижно и статично. Так как материя обладает свойством непрерывного развития, структура процесса, его наблюдаемое состояние непрерывно изменяется по мере этого развития и расходования вложенной энергии. Иногда оно развивается едва заметно, иногда, как бы «несется вскачь», но никогда не застывает навсегда. И в отсутствии наблюдателя ситуация эволюционирует тем же самым образом, каким она эволюционирует в его присутствии, когда в настоящем через некоторое время оказывается середина первого процесса, окончание второго и начало четвертого.

Заметим еще раз в скобках, что обратимые процессы, которые обычно принимают за один процесс, на самом деле слагаются из разных единичных составляющих, идущих во временном отношении в одну сторону, одни из которых дают протяженность прямого развития процесса, а другие, являющиеся продолжением первых, но не сводящиеся к ним, генерируют его обратный ход.

К сказанному необходимо добавить ещё одно замечание. Следует различать единичные и элементарные процессы. Если понятие единичного процесса весьма относительно и охватывает весь набор изменений от простейшего движения изолированного материального тела, до развития всей Вселенной в целом, то понятие элементарного процесса есть движение, для которого невозможно выделить составные части этого движения, независимо от его длительности или от того, относится ли оно к макромиру или микромиру. Такое движение, даже если оно впоследствии неоднократно повторяется, всегда происходит в виде элементарного одноразового акта и не имеет внутри себя стадий или ступеней. Но классифицируя процесс, необходимо также учитывать уровень материи, на котором ведётся исследование. Процесс на уровне материальных тел, например, отнесённый к элементарным, на атомном уровне может представляться как состоящий из огромного числа ступеней, то есть единичный.

Для термина «независимый» необходимо сделать специальное замечание. Этот термин, конечно же, в действительности является чистой абстракцией. В природе нет независимых процессов. Всякий из них обусловлен многочисленными внешними и внутренними обстоятельствами. Но при теоретическом исследовании мы вынуждены рассматривать какую-то часть движения, отвлекаясь от второстепенных связей ее с остальной природой. Поэтому условная «независимость» процесса получает тем самым право на существование.

Кроме этого, в нашем исследовании часто употребляется термин «инерциальный». Здесь он имеет два отличающихся значения, разграничение которых, мы надеемся, не вызовет больших затруднений. В первом случае речь идет о движении по инерции, то есть в соответствии с первым законом Ньютона. Во втором случае этот термин употребляется для обозначения движения, хотя и под действием силы, но таким образом, что сторонняя энергия, вкладываемая в процесс, впоследствии может быть полностью из него извлечена, в отличие от случая реального расходования ее в процессе.

И нужно отчетливо представлять, что мы фактически имеем два разных представления о времени. Ньютоново абсолютное время, не имеющее никаких свойств, кроме длительности, успешно применяется в научном исследовании и по сей день. Мало того, оно специально «сконструировано» для употребления именно в научных исследованиях. Все впечатляющие результаты, полученные земной наукой за века ее существования, получены именно при применении абсолютного времени с его равномерностью, непрерывностью и однородностью.

Другое же представление о времени, которое мы рассматриваем, характеризует его реальную физическую природу и позволяет, кроме всего прочего, объяснить некоторые феномены, которые с помощью концепции абсолютного времени объяснить принципиально невозможно.

Рассмотрим теперь последовательно девять свойств из четырнадцати, присущих Ньютоновой концепции, с тем чтобы, во-первых, выяснить природу каждого свойства и, во-вторых, определить, каким набором их обладает выведенная нами зависимость для временного интервала.

5.1. Всеобщность

В концепции абсолютного времени всеобщность принимается как интуитивно понятное свойство, поэтому не нуждающееся в толковании и объяснении. Поскольку считается, что вся материя «погружена» во время, «сцеплена» с ним и «движется» вместе с ним из прошлого в будущее, то всеобщность времени, пронизывающего собой любые процессы, подразумевается до тех границ, до которых простирается известная нам материя. Во всяком случае, до границ, если таковые отыщутся в нашей Вселенной.

И хотя сама по себе картина времени – псевдоматериального, ненаблюдаемого, неощутимого, но пронизывающего собой непонятным способом всю известную материю и, сверх того, приводящего ее в неодолимое однонаправленное движение – выглядит чудеснее, чем первый акт творения, содержание ее было принято исследователями на вооружение без малейшей критики и до сих пор не подвергалось сомнению.

Когда же, в соответствии с выведенной зависимостью, мы упраздняем абсолютное время как всеобщее, всеобщность для временного интервала тем не менее остается, причем в тех же границах. Там, где есть материя, существует и ее движение. Но каждый элемент этого движения, т. е. процесс, имеет свою, характерную только для него, продолжительность. Поэтому в пределах нашей Вселенной везде есть место временному интервалу, определяемому ранее представленным выражением.

Особо следует сказать о ходе часов в различных точках мирового пространства. То есть, как получается, что для классической механики все часы в любой точке мирового пространства показывают одно и то же время, хотя единого и всепроникающего «хода» времени не существует и «река времени» «течет» только в нашем воображении. Здесь может быть только один ответ на весьма непростой вопрос – это происходит потому, что все без исключения часы, которые мы себе воображаем или реально используем, мы сами заставляем отсчитывать одно и то же время. Во-первых, применяются одни и те же единицы масштаба, во-вторых, часы, использующиеся в одном и том же процессе, но в разных его отрезках, старательно синхронизируются. Точно так же синхронизируются часы, показания которых относятся к разным, независимым процессам, находящимся в отдалении друг от друга. В-третьих, погрешность хода с каждым новым поколением часов стремительно уменьшается, поэтому, несмотря на то, что все механизмы разные, отсчет времени они ведут практически одинаково, при этом любые отклонения от установленной синхронности немедленно устраняются. А в человеческом восприятии, даже если этот человек занимается разработкой физической теории, ситуация всеобщей синхронизации отражается в виде единого всепроникающего времени. Наиболее наглядным примером такой синхронизации можно считать настройку корабельного хронометра, который до эпохи спутников и глобальной связи синхронизировался с подобным же механизмом в порту отплытия со всей возможной тщательностью. В ту пору можно было бы сказать, что в любой точке мирового океана ход абсолютного времени одинаков, хотя приносил его туда запущенный в порту процесс.

И даже если в эксперименте или теоретическом исследовании мы вынуждены делать пересчет времени при сравнении процессов в разных и весьма отдаленных точках мирового пространства, этот пересчет мы все равно делаем по отношению к нашим часам, также тщательно синхронизированным с остальными существующими. Также заметим в скобках, что вся эта синхронизированная система отсчета времени, состоящая из миллиардов индивидуальных часов, по определению может функционировать автономно и независимо ни от каких внешних воздействий.

5.2. Бесконечность

Конечность времени предполагает завершение по ее осуществлению всех процессов, то есть пресловутый «конец света». Поэтому бесконечность его в наших глазах служит гарантией неуничтожимости материи, которая может, как полагают, лишь переходить из одного состояния в другое. Потому и абсолютное время может быть лишь бесконечным. Оно неизвестно, когда появилось, и неизвестно, когда закончится. Физическим основанием для подобной абстракции можно считать существование в реальности процессов, длительность которых несравнимо больше длительности человеческой жизни.

Локальный временной интервал в нашем понимании, напротив, может иметь любое значение: от нулевого до бесконечного. Тем самым всякие рассуждения о начале времени становятся несущественными, поскольку точку начала любого движения можно принять за начало временного интервала. Если энергия, вкладываемая в момент времени бесконечно велика, то, согласно полученной зависимости, время протекания процесса будет равно нулю. Если энергия, участвующая в процессе, равна нулю, время его будет равно бесконечности. В реальности же всегда есть какая-то, пусть весьма малая, энергия, движущая процесс, и, как бы велика вложенная энергия ни была, она всегда имеет конечное значение. Поэтому и реальный временной интервал всегда будет не равным нулю и не бесконечно большим.

Случай же, когда энергия точно равна нулю, следует рассмотреть особо. Такой случай имеет двойственную природу. Когда энергия не вкладывается, но и не расходуется, то есть некое движение, равносильное покою (движение по инерции), не получает дополнительной сторонней энергии (то есть именно эта энергия для идущего процесса точно равна нулю), а сопротивления движению нет, временной интервал равен бесконечности и процесс длится вечно. То есть для возникновения процесса, конечно, необходимо было вложение энергии. И сопротивление изменениям в нем тоже при этом присутствовало, что соответствовало определенному временному интервалу. Но если в некоторых случаях вложенная энергия заканчивается, становится равной нулю при одновременном исчезновении сопротивления движению, то движение продолжается уже как движение по инерции. Что соответствует бесконечному временному интервалу. Приближенным к этому случаю будет движение некрупного астероида в пространстве между звездами, т. е. вдалеке от тяготеющих масс. Или вращение планет вокруг звезды. Такое движение если не вечно, то продолжается сравнительно долго без всяких изменений. Ньютон, как известно, в своем главном сочинении рассматривал в основном именно такие движения. Отсюда становится понятным, почему Ньютоново абсолютное время не только бесконечно, но и ни от чего не зависит.

Аналогичная ситуация наблюдается и в том случае, когда вкладываемая в процесс энергия точно равна работе сил сопротивления, что можно условно считать за отсутствие вкладываемой в движение сторонней энергии, хотя она реально и тратится на обеспечение движения. Движение в этом случае продолжается до тех пор, пока энергия вкладывается. И если она вкладывается практически бесконечно, то и движение может продолжаться в той же степени бесконечно.

Во втором случае вложенная энергия равна нулю, потому что данный процесс еще не начинался. Значит, соответствующий временной интервал также не начинался и потому может условно считаться равным нулю. Сколько времени такая ситуация продлится, зависит не от величины самой энергии, а от сопутствующих процессу обстоятельств. То есть зависит от длительности других процессов. Так, например, придет ли в движение камень, лежащий на склоне горы, зависит от той подготовительной работы, которую должны проделать изменения температуры, вода и ветер, и, хотя камень уже обладает потенциальной энергией, она окажется вложенной в процесс лишь тогда, когда указанные факторы смогут его запустить. Аналогично выглядит ситуация со спонтанной радиоактивностью. Сторонняя энергия уже вложена в ядро радиоактивного элемента, но процесс самопроизвольного распада начнется лишь тогда, когда для этого созреют условия внутри ядра. Что это за условия, и какие факторы запускают процесс, мы пока не знаем. Но несомненно, что при развитии процесса сторонняя энергия некоторой своей частью будет потрачена непосредственно в самом процессе, а некоторую ее часть унесут с собой продукты распада ядра.

Что касается кванта времени, то этот вопрос будет обсужден позже, в соответствующем разделе.

Но не только энергия определяет длительность (конечность или бесконечность) временного интервала. Сопротивление изменениям в процессе (инерция) равно влияет на нее. При бесконечно большой инерции время протекания процесса также будет бесконечно большим. При нулевой – равно нулю. Таким образом, возможно любое значение временного интервала, то есть конечность и бесконечность (в ограниченном, конечно, смысле) существуют рядом, дополняя и поддерживая одна другую, что мы и наблюдаем в действительности. В общем смысле время протекания единичных процессов будет существовать, пока существует та форма Вселенной, которую мы наблюдаем.

5.3. Неуничтожимость

Под неуничтожимостью времени в Ньютоновой концепции понималась наша неспособность повлиять на равномерный и всеобщий ход времени. Но, кроме этого, существует еще одна сторона неуничтожимости, вытекающая из его псевдоматериальности. Если время вечно и вечно «течет» в сторону больших значений, то что происходит с прошедшими его периодами? Если они уничтожаются, то каким образом? Если они остаются неизменными, то значит ли это, что все прошедшие с начала времен события остаются навечно зафиксированными в прошлом как реальности? Иными словами, куда исчезает уже прошедшее время? Если время – река, то где ее истоки и куда она «течет»?

Вразумительно ответить на эти и другие аналогичные вопросы нет никакой возможности. Противоречивая сущность Ньютоновой концепции не позволяет этого сделать.

Если же взять анализируемое выражение для временного интервала, то легко увидеть, что такое время может быть, как неуничтожимым, так и уничтожимым. Все зависит от того, какой именно процесс мы рассматриваем. С нашей точки зрения, совокупное движение во Вселенной – процесс неуничтожимый, во всяком случае, до тех пор, пока существует сама Вселенная. Поэтому время во Вселенной также неуничтожимо. Но вот движение поезда и соответствующий ему временной интервал вполне уничтожимы одним движением руки машиниста. Следует только обратить внимание на то обстоятельство, что уже прошедшая часть временного интервала уничтожению не поддается, во-первых, так как она прежде уже была осуществлена и, следовательно, уже принципиально не наблюдаема, а во-вторых, так как она оставила изменения в самом процессе и в среде, где он происходил. И лишь в нашем сознании она остается неизменной и сохраненной на любое потребное для нас время.

5.4. Неощутимость

Для абсолютного времени неощутимость является таинственным, но, несомненно, генетически принадлежащим ему качеством, поскольку оно находится в том же ряду, что и бесконечность, неуничтожимость, независимость, неизменность. Это качество прямо соответствует всеобщности и независимости абсолютного времени, и лишь дополняет их как обязательное проявление идеальности. Кажется совершенно естественным, что «другая материя», хотя и взаимодействующая с материей нашего мира в любой его точке, не должна обнаруживать свое присутствие в силу своей полной независимости от любых процессов, которые она «увлекает» в неизвестное будущее своим неотвратимым односторонним движением.

Когда же мы рассматриваем временной интервал, то становится ясно, что неощутимость обусловливается нематериальностью самого времени. Поскольку наблюдаемым, ощутимым является исключительно сам единичный процесс, то само по себе свойство этого процесса, заключающееся в его продолжительности, не ощущается нами изолированно, а лишь через изменения, создаваемые, во-первых, самим исследуемым процессом, и, во-вторых, через изменения, происходящие в процессах, формирующих и поддерживающих существование нашего тела. Пресловутое «ощущение времени», присущее некоторым представителям рода человеческого, как раз и основывается на изменениях, создаваемых процессами, происходящими в центральной нервной системе и сопутствующих им процессах в периферийных органах. Таким образом, хотя времени самого по себе мы не ощущаем, изменения, происходящие в нас самих и окружающем нас мире, позволяют опосредованно судить о его «течении» с достаточной долей определенности.

5.5. Подвижность

Всеобщее абсолютное время, по Ньютону, «протекает». Почему оно «течет», из самого определения времени, как мы уже отмечали, понять невозможно. Это свойство принимается аксиоматически лишь потому, что в окружающей нас действительности всегда происходят одни и те же изменения – рождение, развитие, смерть. Этот порядок остаётся неизменным на протяжении тысячелетий, и ни разу за всю историю наблюдений последовательность стадий не была нарушена. Поэтому наблюдаемая последовательность событий, их течение, трансформировались в нашем сознании в непреодолимое и непрерываемое «течение» времени. Стало общепринятым считать, что это время заставляет все явления и материальные сущности развиваться так.

Когда же мы рассматриваем временной интервал, то становится понятным, что «течение» времени есть не что иное, как развитие процесса. Именно из-за того, что вложенная в процесс сторонняя энергия побуждает его к развитию, а сопротивление этому развитию не дает процессу развиться мгновенно, появляется время, которое «течет» из-за того, что протекает генерирующий время процесс.

Таким образом, мы выяснили, что в действительности не время «пронизывает» материю и влечет ее в неизвестное будущее, а материя (процесс), развиваясь, генерирует время.

5.6. Однонаправленность

Всеобщее абсолютное время, как принято считать, не просто «течет», а «течет» строго в одну сторону: из прошлого в будущее. Почему оно так «течет», из самого определения времени также понять невозможно. Это свойство принимается аксиоматически тоже лишь потому, что всякое развитие в природе происходит в смысле времени лишь в сторону его больших значений. И направленность событий на протяжении тысячелетий наблюдения также ни разу не была нарушена.

Однако в физических законах, опирающихся на концепцию абсолютного времени, как уже отмечалось выше, на его однонаправленность ничто не указывает. Множество законов, если не все, оказываются Т-инвариантными. Между тем при попытке представить обратный ход физических процессов, исследователи сразу натыкаются на парадоксы. Например, никто никогда не видел, чтобы теплая вода в стакане самостоятельно разделилась на две части – горячую и холодную, хотя законы движения это не запрещают. То есть физические законы предполагают изотропность времени, хотя из практики точно известно, что время анизотропно. Способ обойти это противоречие, когда ненаблюдаемые события относят к статистически маловероятным, сам по себе неубедителен и теоретически малосостоятелен. Поэтому вопрос о том, почему в реальных условиях время однонаправленно, а выведенные с его использованием законы Т-инвариантны, остается невыясненным.

Перейдем теперь к интерпретации времени в виде временного интервала. В этом случае двойной знак перед квадратным корнем в выражении для временного интервала показывает, что в природе, то есть в известной нам Вселенной, до тех границ, где мы можем определить применимость второго закона Ньютона, существуют два направления процессов и соответствующих им временных интервалов. То есть процессы могут идти как из нашего прошлого в наше будущее, так и из нашего будущего в наше прошлое.

Во многих рассуждениях о Т-инвариантности физических законов предполагается, что по течению времени в соответствии с формулировками этих законов можно передвигаться с равным успехом как из прошлого в будущее, так и из будущего в прошлое. Причем в первом случае процесс протекает нормально, а во втором – инверсно. Потом рассматриваются различные парадоксы, возникающие именно в этом случае. Но знак минус перед значением временного интервала ничего не меняет в самой структуре зависимости. Значит, процесс принципиально не может идти инверсно. Когда процесс движется по другой временной ветви, он сохраняет свое нормальное строение и протекает как обычно, с той только разницей, что развивается из нашего будущего в наше прошлое. Таким образом, парадоксы обратного хода процесса устраняются, но появляются свойства, пока непонятные наблюдателю, время которого течет из нашего прошлого в наше будущее, при наблюдении процессов, идущих во встречном времени. Вопрос заключается также и в том, можем ли мы хотя бы в принципе наблюдать из нашего времени встречное течение процессов?

Что касается самой однонаправленности, то в случае единичного процесса отсутствие в его течении скачков в противоположных временных направлениях вполне согласуется со вторым началом термодинамики, причем как для плюс-, так и для минус-времени. При этом не возникает никаких парадоксов, так как согласно закономерности для временного интервала, в нашей Вселенной существует два независимых встречных направления возрастания энтропии. Отсюда появляется возможность ответить и на вопрос: почему известные физические законы, в целом правильно описывающие реальный мир, находятся в абсолютном противоречии с реальностью, когда речь заходит о Т-инвариантности.

Реальное физическое время (продолжительность реальных процессов) действительно однонаправленно и двигаться по нему вспять невозможно. А Т-инвариантность физических законов вытекает из существования во Вселенной двух независимых ветвей развития процессов, направленных во времени навстречу друг другу.

Эти ветви объединены только в абстракции, в физических законах. Эти законы не различают временные направления потому, что они сформулированы не только для нашего мира, а сразу для всей Вселенной, которая состоит из двух самостоятельно существующих, но взаимосвязанных и взаимодействующих образований. На практике же каждая временная ветвь в реальности и по отдельности однонаправленна, и лишь совместно обе они обеспечивают Т-инвариантность физических законов.

5.7. Необратимость

Необратимость абсолютного всеобщего времени есть частный случай его неуничтожимости. То есть равномерный непрерывный «ход» его мы не можем ни остановить, ни повернуть вспять.

Когда же мы рассматриваем свойства временного интервала в нашем понимании, то на первый взгляд это свойство упраздняется, а существование двух встречных Т-ветвей подтверждает возможность обратного хода процесса. Кажется, что процесс легко обратить вспять, поскольку существующие физические законы этого не запрещают, а зависимость для временного интервала прямо предоставляет возможность для обратного «хода» времени.

Но на самом деле необратимость присутствует и в нашем случае – она определяется вторым началом термодинамики: обратить реальный процесс, не вкладывая в него дополнительной энергии, из-за неизбежных энергетических потерь при его протекании невозможно. Поэтому, когда мы обращаем процесс вспять, мы просто прекращаем первоначальный процесс и начинаем новый, вкладывая в него эту дополнительную энергию. Но оба процесса будут в смысле времени протекать в одном направлении. Когда же мы переходим на другую ветвь протекания процессов (теоретически, конечно), с другим направлением движения к возрастанию энтропии, необратимость временного интервала сохраняется и там. Все происходит точно так же, как и в первом случае, несмотря на то, что направление «хода» времени (протекания процесса) меняется на обратное.

5.8. Определенность

В случае абсолютного времени определенность есть возможность измерения временной длительности. Следует уточнить, что в этом случае означает выражение «измерить время». Если придерживаться концепции всеобщего, абсолютного времени, которое пронизывает собой все процессы и приводит их в движение, то нужно признать возможной абсурдную ситуацию, когда стрелки часов движет не вкладываемая в механизм энергия часовой пружины, а, наоборот, часовая пружина имеет возможность раскручиваться только потому, что «ход» времени увлекает за собой весь часовой механизм, приводя его в движение. Ситуация, напоминающая Птолемееву систему, когда Солнце вращается вокруг Земли, потому что ангелы катят его по орбите.

Измерить время в этом случае значит определить, насколько «ход» времени раскрутил предварительно заведенную пружину, подсчитав количество оборотов стрелок часов.

Но если мы переходим к временному интервалу в нашем понимании, то ситуация ставится с головы на ноги. В самом деле, существует некий единичный процесс; пусть это будет прямолинейное движение тела. Измерить его длительность внутри самого процесса, как известно, невозможно. Единственная возможность сделать это – сравнить его с другим процессом. То же самое, что измерить расстояние между двумя точками, например, на плоскости. Берется посторонний предмет, длина которого принимается за единицу масштаба, и прикладывается к измеряемому объекту.

Когда мы измеряем длительность временного интервала, таким «предметом» чаще всего является равномерный и непрерывный (в ограниченном, конечно, смысле) процесс. А поскольку нам необходимо иметь еще и единицу измерения продолжительности процесса, то для ее создания приходится чаще всего выбирать процесс периодический, принимая за такую единицу один период или его часть. Вид применяемого процесса при этом не играет никакой роли. Важно лишь удобство его использования при счете времени. Поэтому раннее развитие механики решило эту задачу с помощью создания часового механизма. Поскольку равномерное и непрерывное движение есть простейший вид движения, то воспроизвести его с помощью механизма значительно проще, чем какой-нибудь более сложный вид. Периодичность же процесса позволяет значительно упростить создание единицы масштаба. Линейный процесс тоже можно приспособить для измерения времени, если каким-то образом уметь поделить его на части. В Античности таким процессом служило истечение жидкости из сосуда через небольшое отверстие, а в Средние века для этого наносили на свечи полоски-метки через равные расстояния.

Следует также заметить, что время генерируется любым процессом, то есть движением. С этой точки зрения нет никакой разницы между, скажем, движением поезда и движением шестеренок часового механизма. И тот и другой процесс равно генерируют время. И сами по себе в отсутствие наблюдателя эти процессы как факты генерации времени совершенно равноценны. Другое дело, когда наблюдатель выделяет некий процесс и хочет изучить его или хотя бы определить, каким именно образом можно его использовать. То есть встает вопрос об измерении времени. И тогда какой именно процесс принять за измеряемый, а какой – за измеряющий, зависит исключительно от произвола наблюдателя. Можно измерять время движения поезда при помощи движения стрелок часов, но можно и наоборот: измерять время движения часовых стрелок при помощи движения поезда, что в принципе одно и то же. В подобном случае на первый план выступает лишь удобство применения процесса для счета времени с точки зрения наблюдателя. И хотя разные по характеру процессы будут по-разному генерировать или измерять время, использование того или иного из них для временного счета всегда определяется его – наблюдателя – произволом.

Но для наблюдателя, в силу направленности его интереса, между понятиями «генерировать время» и «измерять время» существует определенное отличие. С точки зрения генерации любой процесс, чья длительность не равна нулю, время генерирует. Но генерирует его в виде безликой неопределенной и неотличимой от характеристик других процессов продолжительности. Пока в безбрежный океан различных продолжительностей не вмешивается наблюдатель, все они равноценны между собой как источники длительностей. Неравноценными они становятся лишь внутри определенной совокупности процессов, в результате протекания которых происходят изменения в окружающей нас реальности, но сами по себе, безотносительно к исходу развития этой совокупности, они ничем не отличаются друг от друга. И лишь когда наблюдатель вмешивается в ход исследуемого процесса, измеряя продолжительность его путем сравнения с продолжительностью эталонного, лишь тогда эта продолжительность превращается в известное нам, «постигаемое чувствами» время, как меру этой продолжительности. Измерив время течения конкретного процесса, мы извлекаем временной интервал из необозримой общности безликих продолжительностей и превращаем его в доступное восприятию время.

Итак, стрелки часов под действием часовой пружины равномерно и периодически обходят циферблат, который, в свою очередь, поделен на части, и тем самым позволяют «прикладывать» один такой оборот или его часть к процессу движения тела. Считая число оборотов стрелок, мы измеряем время протекания исследуемого процесса в заранее обусловленных нами единицах. Никакой мистики и никаких ангелов для этого не требуется.

С повышением точности часов неопределенность, которая присутствует в каждом реальном измерении, может быть сделана сколь угодно малой.

Несмотря на некоторое количество условностей, сопровождающих измерение времени, зависимость для временного интервала позволяет сделать вывод о его определенности, не прибегая к внешним способам измерения, так как в нашем случае определить его величину можно измерением других величин: массы, расстояния между двумя точками в пространстве, приложенной силы либо энергии в целом.

Поэтому можно считать, что определенность временного интервала в нашем понимании внутренне присуща ему, так как она присуща самому единичному процессу.

5.9. Аддитивность

В применении к абсолютному времени аддитивность заключается в одноразмерности при определении временных промежутков. Это требование означает, что часы, которые применяются для определения времени, должны иметь одинаковую разметку, одинаковую скорость хода и сравнимую точность. Тогда сложение временных промежутков сводится к простой математической операции. Именно это мы и наблюдаем на практике.

Но требования такого рода в Ньютоновой концепции вытекают из нелепого для часовых дел мастера представления, что часы изготавливаются одинаковыми потому, что в любой точке Вселенной «ход» времени одинаков и, чтобы механическая система точно его отражала, требуется, чтобы все часы были бы идентичными или, по крайней мере, близкими к такой идентичности.

Когда же мы переходим к временному интервалу в рассматриваемом нами виде, достаточно иметь только выбранную систему единиц, одинаковую для всех единичных процессов. Тогда сложение интервалов можно проводить абстрактно, без измерения каждого интервала, вычислив все необходимые значения из характеристик генерирующих их процессов. Конечно, и в этом случае никто не мешает нам производить измерения их с помощью одинаковых периодических процессов (часов), но такая операция в данном случае не является обязательной. Опять можно отметить, что аддитивность внутренне присуща временному интервалу, если мы складываем интервалы сходных по характеру процессов.

Остальные свойства абсолютного времени – независимость, неизменность, непрерывность, равномерность, однородность – требуют отдельного рассмотрения.

6. Теория действительного аргумента

Следующие пять свойств абсолютного времени – независимость, неизменность, непрерывность, равномерность, однородность – образуют особую группу, связанную не столько с мировыми константами, сколько со способом отображения физической реальности в научном исследовании.

Вся проблема тут распадается на два больших вопроса. Во-первых, как в нашем сознании сформировалось представление о том, что у абсолютного времени существуют эти свойства? Путем каких представлений или умозаключений мы пришли к выводу, например, что оно однородно? И, во-вторых, какие особенности научного метода вызвали интуитивную уверенность в том, что все пять вышеуказанных свойств обязательно должны быть отражены в формальном представлении реальных физических процессов?

Поэтому рассмотрим все эти свойства абсолютного времени и определим, какими из них либо противоположными им обладает выведенная нами зависимость для временного интервала.

6.1. Независимость и неизменность

«…без всякого отношения к чему-либо внешнему…» – утверждает Ньютон. И это странно, так как на практике время, как никакой другой параметр, зависит от принятой системы единиц. Сами единицы временного масштаба, которые применялись уже при его жизни, говорят об этом. В сутках двадцать четыре часа. Час делится на шестьдесят минут, минута – на шестьдесят секунд. Такой способ счета достался нам от жителей древнего Вавилона и, не будь этой преемственности, давно был бы заменен более удобным десятичным счетом. Относительность способов измерения времени и зависимость их от случайных обстоятельств налицо, но, тем не менее, абсолютное время, по Ньютону, независимо. Объяснение этому феномену можно найти лишь в том, что в классической механике нет необходимости соотносить время с каким-либо другим параметром. Зависимость, изменяемость времени не только не применяется в системе законов Ньютона, но и намеренно исключается из этой системы потому, что может исказить или замаскировать действие других составляющих движения. Время служит в ней всеобщим аргументом и не нуждается в иных атрибутах, кроме длительности, которая реализуется через движение в сторону больших значений со строго постоянной скоростью. То есть, «конструируя» свои законы, Ньютон сознательно «очистил» время, употреблявшееся в его выкладках, от любых, кроме равномерного и одностороннего «хода», отношений с материей, свойства которой фигурировали в этих законах, оставив ему одну лишь длительность. А поскольку «сконструированное» Ньютоном время вместе с другими параметрами движения впоследствии породило определенную форму физического научного знания, то и все последующие научные изыски были построены на этом фундаменте.

Построения Эйнштейна, наделавшие столько шума, лишь слегка подкорректировали Ньютонову картину мира, но при этом вовсе не изменили взгляда на свойства абсолютного времени. Эйнштейн вовсе не собирался предлагать что-либо новое, поскольку для решения задач, которые он перед собой поставил, вполне достаточно было применить Ньютонову концепцию, если ее слегка модернизировать. В своей статье «К электродинамике движущихся тел» Эйнштейн пишет: «Если в точке А пространства помещены часы…», и далее: «1) если часы в В идут синхронно с часами в А…». Заметим, что в разные точки пространства он помещает часы, измеряющие все то же Ньютоново абсолютное время. Везде, где упоминаются часы, речь идет о воспроизводимом ими периодическом процессе, т. е. фактически Эйнштейн манипулирует не временем реальных физических процессов, а его аналогом, каким является «ход» часов. Кстати, сам он вовсе не скрывает этого обстоятельства и везде говорит не о времени вообще, а о «ходе» часов как механизма для измерения времени. Далее он показывает, что это время (или то, что он принимает за всеобщее время, – длительность изолированного периодического процесса, организованного с помощью примитивного механизма) все же изменяется в зависимости от условий движения, но по-прежнему остается Ньютоновым – в целом равномерным и однородным, которое по неким законам локально изменяет свой «бег», согласуя его со скоростью движения. В «Сущности теории относительности» он замечает, что «физической реальностью обладают не точка пространства и не момент времени, когда что-либо произошло, а только само событие». Может показаться, будто он понимает, что существует только единичный процесс и временной интервал. Но тут же, поясняя свою мысль, он заявляет о новом абсолютном параметре, включающем время и пространство. «Нет абсолютного (независимого от пространства отсчета) соотношения в пространстве, и нет абсолютного соотношения во времени, но есть абсолютное (независимое от пространства отсчета) соотношение в пространстве и времени…». От того, что к абсолютному времени он добавляет еще и абсолютное пространство, абсолютность времени в любом смысле в его построениях вовсе не устранена. Далее, в общей теории относительности он заставляет время изменяться уже в согласии с силой тяготения в изменяющемся пространстве, но во всем остальном это все то же абсолютное время. То, что у Эйнштейна оно несколько «обстрижено», сути дела не меняет, так как остальных его свойств теория не касается. Мало того, когда используется пространственно-временной континуум, Ньютонов взгляд на время проглядывает изо всех положений этого построения. И хотя Эйнштейн и предупреждает, что время всего лишь число, у Минковского тем не менее подразумевается, что время – некая особая форма псевдоматерии, составляющая в совокупности с пространством неразрывное единство, которое вместе с остальной материей и есть наша Вселенная. То есть абсолютное время, изменяясь в угоду Эйнштейну под воздействием материи, остается для нее по-прежнему чем-то внешним, но, несомненно, одноранговым ей. Здесь противоречивость Ньютонова абсолютного времени находит свое крайнее выражение, так как от времени, составляющего вместе с пространством четырехмерный континуум, требуется уже даже не псевдо, а самая обычная материальность.

Если же перейти к временному интервалу, свойства которого мы здесь рассматриваем, то изменяемость, зависимость от параметров движения выступает с отчетливой наглядностью.

Временной интервал принципиально зависим и изменяем. Поскольку условия протекания процесса в реальности, как правило, меняются, то и длительность временного интервала меняется соответственно.

Причем для того чтобы обнаружить эту изменяемость, вовсе не обязательно переходить в движущуюся систему координат. Все изменения возможно наблюдать в одной и той же неподвижной системе.

Таким образом, изменяемость времени, открытая Эйнштейном, является удивительной и парадоксальной лишь при использовании абсолютного времени. При использовании временного интервала она является естественным и неотъемлемым его свойством.

6.2. Непрерывность, равномерность, однородность

Откуда у абсолютного времени эти свойства, объяснить рационально не представляется возможным. Они также подразумеваются интуитивно и вводятся также аксиоматически. Между тем, если обратиться к истории науки, источник их происхождения просматривается вполне недвусмысленно. Ряд натуральных целых чисел, который происходит из устного счета, также непрерывен, равномерен и однороден, конечно, с большой долей условности, из-за дискретности этого счета. Когда мы считаем предметы, то всегда увеличиваем количество предметов на одну единицу. Это сразу дает нам условную равномерность и однородность числового ряда, а в пределах некоторого определенного числа предметов их порядковый номер возрастает непрерывно.

Истоки современного научного знания восходят к трудам Галилея, который впервые привнес в физическую науку эксперимент, облеченный в числовую форму. Он же отчетливо осознал, что физическое движение происходит во времени, и вынужден был отсчитывать временные промежутки в ходе своих экспериментов. Естественно, что этот счет строился подобно целочисленному ряду. Промежутки времени, которыми он отмечал пройденную телом длину, с самого начала определялись им, во-первых, на основе одной и той же единицы масштаба, чтобы не маскировать изменения в движении, во-вторых, извлекались из непрерывного процесса. Таким образом, непрерывность, равномерность и однородность временных промежутков, использованных Галилеем, были заданы требованиями практики эксперимента, и никак иначе. В дальнейшем экспериментальные приемы Галилея были подхвачены его последователями и до Ньютона дошли уже как прочная традиция. Ньютону осталось лишь абстрагироваться от конкретных физических задач, и концепция абсолютного, всеобщего непрерывного равномерного и однородного времени нашла свое блестящее воплощение в открытых им законах.

Чисто математически необходимость присутствия у абсолютного времени описанных выше свойств вытекает из свойств аргумента, использующихся в физических зависимостях.

В теории функций действительного переменного принимается, что если заданы два множества Х и У и каждому элементу

поставлен в соответствие элемент

то говорят, что на множестве Х задана функция

Или по-другому, что переменная у есть функция переменной х. Закон, по которому задается соответствие между значениями х и у, аналитически или иным способом, обычно известен. Но того же самого нельзя сказать о способе упорядочения самих значений х. Если для математического анализа в целом этот способ вообще не играет роли – главное, чтобы выполнялось взаимное соответствие между значениями х и значениями у, то при использовании результатов математических исследований в прикладных целях этот способ, напротив, играет определяющую роль.

Лемма № 1. Множество значений аргумента из области определения функции, соответствующее множеству значений функции, описывающей закономерность, есть упорядоченное множество.

Доказательство: Предположим, что множество значений аргумента из области определения функции не есть упорядоченное множество. Тогда соответствующее ему множество значений функции также не будет упорядоченным, что невозможно, так как значения функции, описывающей закономерность, упорядочены характером этой закономерности. Значит, множество значений такого аргумента есть упорядоченное множество.

Лемма № 2. Способ упорядочения множества значений аргумента из области определения функции зависит от характера закономерности, описываемой функцией данного аргумента.

Доказательство: Предположим, что способ упорядочения множества значений аргумента из области определения функции не зависит от характера закономерности. Тогда выберем такой способ упорядочения аргумента, при котором представление функции не позволяло бы исследовать описываемую ей закономерность. Поскольку подобное представление не имеет смысла с точки зрения анализа закономерности, то способ упорядочения значений аргумента с необходимостью зависит от характера закономерности.

В результате получаем, что способ упорядочения аргумента (независимой переменной) есть в некотором ограниченном смысле функция своей функции (зависимой переменной), так как способ упорядочения аргумента задается характером функции. Или, иными словами, способ упорядочения аргумента выбирается в зависимости от той задачи, которую решают, исследуя функцию.

Так, например, если отношение максимального и минимального значений функции значительно меньше отношения максимального и минимального значений аргумента, то для аргумента выбирают, как правило, логарифмическую шкалу. Точно так же, если функция периодическая, область значений аргумента представляет собой интервал, умножаемый на значения шкалы натуральных целых чисел.

В нашем случае, поскольку множества значений функций, употребляющихся в классической механике, упорядочены, как правило, в виде множеств действительных чисел, то сопоставленные им множества значений аргументов упорядочиваются в каждом отдельном случае, соответственно, как числовые оси или их отрезки, то есть принимают вид линейных точечных множеств. А, как известно, линейное точечное множество не только непрерывно, но и равномерно непрерывно.

По той же причине аргумент, упорядоченный в виде числовой оси, будет на всем ее протяжении однородным, так как заданная в любом месте длина ее отрезка не меняется от перемещения его вдоль оси.

Кроме того, одной из важнейших процедур в задачах динамики является операция дифференцирования по времени, а ее производные – скорость и ускорение – чаще других употребляются в этих задачах. Но для выполнения дифференцирования аргумент, по которому оно выполняется, должен быть непрерывным на всем отрезке дифференцирования, так как исключение даже бесконечно малой окрестности любой точки на этом отрезке, не говоря уже о самой точке, может привести к потере неизвестных заранее особенностей (разрывов, особых точек, максимумов и т. д.) в изменении дифференцируемой функции. И поскольку значения времени в этом случае, как правило, также упорядочены в виде числовой оси, то, кроме непрерывности, они должны быть еще и равномерными и однородными.

Таким образом, непрерывность, равномерность и однородность абсолютного времени имеют свое основание как в нашем восприятии действительности, так и в особенностях научной методики, используемой в классической механике.

Перейдем теперь к временному интервалу, выраженному полученной нами зависимостью, и проанализируем эту зависимость с точки зрения непрерывности, равномерности и однородности. Из вида зависимости непосредственно ясно, что никаких ограничений подобного рода на временной интервал не накладывается. Он вполне может быть неравномерным, прерывным и неоднородным прежде всего за счет свойств вкладываемой в процесс энергии. И масса, которую мы в начале исследования приняли постоянной, в общем случае может изменяться произвольным образом. То есть реальное физическое время, наблюдаемое в реальных процессах, не имеет ограничений ни по форме проявления, ни по величине самого интервала. Отсюда же вытекает и то обстоятельство, что, с другой стороны, время, генерируемое непрерывным равномерным и, при достаточной длительности, однородным процессом, будет воспроизводить его свойства (непрерывность, равномерность и однородность) до тех пор, пока они существуют у генерирующего время процесса.

Решая первоначальную задачу, мы предположили, что сила, ускоряющая тело, постоянна. При этом непрерывно возрастала энергия, закачиваемая в процесс, и непрерывно увеличивалось расстояние, проходимое телом. Для того чтобы решить подобную задачу, необходимо было лишь одно счетное свойство времени – длительность. Присовокупим к нему равномерность и однородность – получим Ньютоново абсолютное время. Однако когда из частной задачи мы получили, как уже было показано, зависимость всеобщего характера, это ограничение стало необязательным: в ней масса и сила, входящие в зависимость, могли меняться, причем меняться независимо друг от друга.

Но в таком случае время протекания процесса тоже может меняться – как хаотически, так и по определенным законам. То есть изменяемость и зависимость интервала присущи ему изначально в том случае, если меняются условия протекания процесса.

Отсюда следует и то, что при изменении мировых констант темп времени – Ť – в вышеопределенном смысле с необходимостью должен изменяться из-за изменения свойств, входящих в зависимость для временного интервала параметров, чего нельзя сказать о времени, фигурирующем в нынешних исследованиях. И если рассмотреть процесс возникновения нашей Вселенной, с точки зрения теории де Ситтера, например, становится понятным, что даже при постоянстве мировых констант течение процессов с момента возникновения сингулярности могло происходить лишь при изменяющемся масштабе времени, так как изменения величины участвующей в процессах энергии, неминуемо меняли протяженность временных интервалов на всем пути их эволюции и, что гораздо важнее, меняли темп времени по ходу этих процессов. Поэтому для адекватного описания процессов вблизи момента Большого взрыва принципиально необходимо применять иные виды нелинейного времени: логарифмического, показательного или более сложных форм. Заметим только, что сами по себе упомянутые описания космогонических процессов мы не комментируем и не критикуем.

В связи с вышеизложенным может возникнуть вопрос о достоверности результатов, полученных классической физикой, поскольку все они основаны на использовании концепции абсолютного времени. Может показаться, что изменяемость временного интервала ставит под сомнение всю совокупность результатов, добытых классической физикой с момента ее возникновения. Однако существует непреложный факт, называемый первым законом Ньютона. Этот факт заключается в том, что движение по инерции принципиально равномерно и непрерывно, что требует непрерывного и равномерного временного масштаба. Поскольку движение по инерции есть простейшее из движений, известное классической физике, то вся она была выстроена таким образом, какого требовало от нее описание этого движения, то есть с применением равномерного непрерывного, однородного абсолютного времени. И хотя требование такого рода не категорично, то есть описывать движение можно и с помощью нелинейных масштабов времени, принятый способ его описания на практике получился настолько удобным, проверен настолько тщательно и находится в таком хорошем согласии с действительностью, что менять что-либо в результатах классической физики нет настоятельной необходимости. Тем более нет этой необходимости в результатах других наук, где от выбора формы применяемого времени мало что зависит, как, например, при описании нефизических экспериментов. Однако сразу можно сказать, что и применение абсолютного времени для описания реальных физических процессов имеет свои ограничения. Когда процесс, описываемый сейчас с помощью абсолютного Ньютонова времени, принципиально неравномерен, необходимо применять для такого описания другой, соответствующий вид изменяемого неравномерного времени.

Применение однородного равномерного и непрерывного времени в современной механике, как и вообще в науке, есть всего лишь удачно найденный прием, вытекающий из реального существования равномерных и непрерывных процессов, как, например, вращение Земли вокруг своей оси, но прием, использование которого дает возможность адекватно описывать многие наблюдаемые явления и результаты использования которого прошли многочисленные проверки в самых разных обстоятельствах.

С другой стороны, поскольку временной интервал принципиально обладает зависимостью от параметров текущего процесса и изменяется под действием изменения этих параметров, то появляется возможность использовать в теории при необходимости другие виды времени – разрывное время, нелинейное время, неравномерное время, неоднородное время – и как аргумент, и как самостоятельную функцию. Не все процессы протекают равномерно и непрерывно. Многие их них принципиально нелинейны или реализуются в виде отдельных, отстоящих друг от друга периодов. Поэтому для каждого процесса, при теоретическом его описании, в общем случае необходимо использовать свой собственный вид времени. Тогда применение временного интервала в исследованиях не только не отменит уже полученные результаты, а, напротив, даст дополнительную возможность внести необходимые уточнения и углубит имеющиеся знания.

Можно надеяться, что использование времени в виде явной функции энергии, вкладываемой в процесс, либо такой же функции инерции процесса, или в виде функции того и другого в совокупности позволит упростить многие физические зависимости, которые в настоящее время такому упрощению не поддаются.

И если рассматривать ситуацию с применяемым видом времени с точки зрения принципа соответствия, то можно представить себе следующие области величин в современной физической науке, для которых характерен тот или иной его вид.

Когда в теории нам необходимо применять бесконечно малые временные промежутки, например, при задании скорости или ускорения, то в этом случае все свойства временного интервала становятся несущественными, и мы фактически переходим к использованию абсолютного времени. В интегральных выражениях с применением макроскопических временных длительностей и равномерном вкладывании в процесс энергии, если остальные параметры описываемых процессов не изменяются, мы имеем дело, как правило, с линейно нарастающими значениями равномерного однородного времени отдельных процессов, что также представляет собой разновидность абсолютного времени. Если же мы рассматриваем произвольно меняющиеся условия процессов при однопорядковом изменении параметров, то вид времени задается здесь конкретной зависимостью для временного интервала. И, наконец, при переходе к многопорядковым изменениям вкладываемой в процесс энергии, что характерно, например, для космогонических процессов, нужно переходить к использованию нелинейного времени.

Исследования Ляпунова, Пригожина и прочих шли в направлении к неабсолютному времени, но использованное ими в теории для решения поставленных проблем время оставалось по-прежнему Ньютоновым (неважно, в модификации Эйнштейна или нет), что значительно ограничивало их возможности. И многие трудности построения современных физических теорий могут быть обусловлены именно применением абсолютного равномерного непрерывного и однородного времени в задачах, в которых временной интервал принципиально неравномерен, а темп времени меняется в зависимости от изменения вкладываемой энергии.

Подводя итоги, можно сделать следующее заключение относительно свойств абсолютного времени.

Абсолютное время существует только в нашем сознании и в теоретической практике научного поиска. Оно потому неощутимо и не наблюдаемо, что в реальности его не существует. Наблюдаем и ощутим лишь процесс, который и генерирует реальное время в виде измеренной продолжительности самого процесса.

Небольшое по общим меркам количество процессов действительно генерирует время, по свойствам похожее на абсолютное, т. е. непрерывное, локально однородное, равномерное, длящееся сравнительно долго, но без его всеобщности и бесконечности. Откуда и появилось понятие абсолютного времени как закономерное обобщение (абстракция) результатов научного творчества – теоретического и экспериментального, так как в его методах, принятых до сих пор, оно используется как эффективный инструмент в описании реального мира, специально «сконструированный» для использования в научных исследованиях. То есть время, в символьном виде употребляющееся в научных исследованиях, до сих пор остается абсолютным Ньютоновым и отличается по своим свойствам от реального физического времени, описываемого зависимостью для временного интервала и характерного для подавляющего большинства процессов. Все впечатляющие научные достижения и полученные с их помощью практические результаты есть следствие применения в научной практике именно абсолютного времени. Все существующие на данный момент модификации этого времени не затрагивают его основных свойств и не меняют его принадлежности к Ньютоновому времени как исходному. С другой стороны, концепция абсолютного времени, отражающая лишь небольшую часть явлений природы, генерирующих время, существенно ограничивает исследователей в дальнейшем продвижении по пути познания законов этого мира.

Относительное же время, которое Ньютон трактовал как принадлежащее реальному миру, т. е. реальное физическое время, которое представляет собой все известные случаи генерации времени, в нашем случае описывается закономерностью для временного интервала, относится к реальному единичному процессу и при адекватном применении позволит, как мы надеемся, существенно продвинуться вперед в познании свойств окружающей нас действительности.

И, обобщая исследованные свойства временного интервала, можно заключить следующее:

1. Временной интервал, продуцируемый элементарным процессом, есть единственно реально существующая в природе продолжительность, то есть единственно реально существующий промежуток времени. Все другие длительности, которые мы наблюдаем, складываются из элементарных временных интервалов.

2. Единого для всей Вселенной времени не существует. На практике и в исследованиях мы сами заставляем все применяемые или воображаемые часы, показания которых относятся к разным ситуациям счета времени, даже находящиеся в разных точках пространства, показывать одно и то же время, тщательно синхронизируя их реальный или воображаемый ход.

3. Временной интервал зависит от внутренней инерции процесса и от участвующей в процессе сторонней энергии и изменяется в соответствии с изменениями этих параметров.

4. В различных процессах, особенно космогонических, темп временного интервала – Ť – зависит от величины и характера изменений участвующей в процессе энергии.

5. Время в нашей Вселенной (продолжительность единичных процессов) имеет две ветви, направленные навстречу одна другой и несовмещенные друг с другом, то есть время во Вселенной есть совокупность двух независимых потоков и течёт в одном из них из нашего прошлого в наше будущее, а в другом – из нашего будущего в наше прошлое. Поэтому физические законы Т-инвариантны лишь в абстракции и тем самым отражают в теории существование двух этих встречных временных потоков, разделенных физически.

6. Перемещаться вспять по любой из двух одномоментно существующих ветвей времени невозможно.

7. Использование в научных исследованиях изменяемого неабсолютного времени как функции величины вложенной энергии и сопротивления изменениям в процессе может значительно расширить их возможности.

Таким образом, время (временной интервал), выраженное полученной зависимостью, ни в коем случае не может считаться абсолютным, Ньютоновым. По совокупности свойств оно является изображением (отображением) в физических соотношениях реального, измеряемого, наблюдаемого и используемого на практике физического времени, называемого Ньютоном относительным.

Дополнительно заметим, что, когда мы наблюдаем реальный «ход» реального времени (на отдыхе, среди движения природных стихий, в ожидании прибывающего поезда или при наблюдении грандиозных космических процессов), мы имеем промежуток, составленный, во-первых, из бесчисленного количества временных интервалов единичных процессов нашего тела и позволяющий нам вести эти наблюдения, и, во-вторых, промежуток, составленный из бесчисленного количества временных интервалов различных процессов вне нашего тела, неважно, рядом с нами либо в невероятном отдалении от нас.

Именно из длительности гигантского количества совокупных отдельных временных интервалов и составляется то реальное время, которое мы наблюдаем и в котором существуем.

7. Механические часы

Мы выяснили, каким образом в теоретических исследованиях появилось абсолютное время. Но, кроме теории, современная наука всегда искала подтверждение своих построений на практике, в эксперименте. Мало того, именно из эксперимента пришло в теорию как закономерное обобщение опытных данных применяемое поныне и повсеместно абсолютное время Ньютона. Но чтобы появилась подобная абстракция, в экспериментальных методах уже должно было содержаться нечто, по крайней мере, напоминающее употребляемый при расчетах непрерывный равномерный однородный способ исчисления времени.

Другими словами, механические или иные часы, применяемые в научных экспериментах столетиями, должны были отсчитывать именно всеобщее абсолютное время! Чтобы выяснить, как это возможно, вернемся к самым первым естественным, природным часам, известным человечеству.

Такими часами являлась, несомненно, смена дня и ночи, то есть вращение Земли вокруг своей оси. Которое, заметим, представляет собой периодический процесс. Конечно, наклон земной оси вносит в это вращение свои особенности, но периодичности процесса вовсе не отменяет. За малым исключением это вращение является строго инерциальным и в соответствии с этим равные расстояния, проходимые выделенной точкой на земной поверхности во время такого вращения, требуют для себя столь же равных промежутков времени. Если присовокупить к этому еще непрерывность и однородность вращения, его строго одинаковую угловую скорость, а кроме того, неуничтожимость и всеобщность такого вращения для любой точки земной поверхности и независимость его от внешних воздействий, то можно сказать, что смена дня и ночи с незапамятных времен демонстрировала человеку именно абсолютное время с достаточной для его тогдашней жизни наглядностью. Конечно, не как абстракцию, а как доступную для непосредственного восприятия и удобную в употреблении физическую модель, которая впоследствии и послужила исходной точкой для абстрактной формулировки. И следующий этап измерения времени – солнечные часы – не внес в эту процедуру ничего нового. Солнечные часы представляли своим действием все то же абсолютное время в тех же самых условиях. Если бы они могли демонстрировать свое время круглые сутки и не останавливали бы свой «ход» в пасмурную погоду, мы до сих пор пользовались бы ими, и не было бы никакой необходимости изобретать механические часы. Однако механические часы были изобретены и с самого первого своего движения принялись отсчитывать то же абсолютное время, что и их солнечные аналоги. Если к их способу отсчитывать время подойти со всей возможной строгостью, то можно увидеть, что периодический процесс, который они воспроизводят, является не вполне равномерным. С этим сталкивался всякий, у кого такие часы «отставали» или «уходили» вперед. И непрерывность такого процесса также является не вполне абсолютной, так как она слагается из очень мелких, но все же заметных остановок и следующих за ними возобновлений движения, когда под действием маятника или баланса срабатывает спусковой механизм. Но если не обращать внимания на эти погрешности, механические часы, «ход» которых мы наблюдаем по движению стрелок на циферблате, демонстрируют нам истинное абсолютное Ньютоново время, которое впоследствии перекочевало на страницы научных трактатов. Во всяком случае, его основные свойства – независимость, однородность, непрерывность, равномерность и прочие. Не следует только думать, что «ход» механических часов генерирует абсолютное время Ньютона непосредственно и в реальности. На самом деле время, генерируемое часами, есть имитация, аналогия абсолютного времени, механическая его модель. Видно это хотя бы из того, что «ход» часов локален, а абсолютное время всеобще; оно необратимо, течет строго в одну сторону, а часы, если предусмотреть такое в конструкции, могут вращать стрелки как в одну, так и в другую сторону; абсолютное время бесконечно, а «ход» часов поневоле конечен и т. д. С другой стороны, «ход» механических часов равномерен, однороден, непрерывен (в ограниченных пределах) и не зависит ни от каких внешних обстоятельств, т. е. имеет свойства, напоминающие свойства абсолютного времени. А значит, в определенных пределах взаимное соответствие, хотя и с некоторыми ограничениями, у «хода» механических часов и абсолютного времени налицо.

Поэтому абсолютное время Ньютона есть не что иное, как абстрактное описание «хода» часов, генерирующих всемирное время. То есть Ньютон в своем первом определении описывает «ход» обычных часов и не более того. Что было вполне достаточно ему для анализа явлений и формулировки законов. Тем более что во всех результатах наблюдений, использованных Ньютоном в его сочинениях, для определения промежутка времени, соответствующего времени наблюдения, применялись эти самые обычные часы.

И хотя непосредственная связь таких часов с инерциальным вращением Земли уже давно потеряна, они, тем не менее, моделируют это движение вполне явственно, если не предъявлять слишком больших требований к их точности и длительности «хода». Поэтому все свойства часов, применяемых в настоящее время (равномерность «хода», однородность показаний, непрерывность счета), имеют свое происхождение в равномерном непрерывном и однородном вращении Земли вокруг своей оси. Но для того чтобы понять, какое именно время демонстрируют нам часы, понадобился гений Ньютона, который в своем определении предельно четко сформулировал свойства того счета времени, которое демонстрировали ему тогдашние громоздкие и несовершенные механизмы. И, будучи исследователем, сосредоточенным на описании явлений природы с помощью математических методов, он, естественно, интересовался и превыше всего ставил именно ту разновидность времени, которую употреблял в своих экспериментах и описывал в своих научных трудах. Относительным временем, широко представленным в бытовых событиях и разнообразных явлениях природы, не обязательно использующих механическое движение, он не интересовался.

Последующие же поколения часов, несмотря на постоянное повышение точности, как, например, у часов электронных, воспроизводя абсолютное время по той же преемственности, демонстрируют это все же уже не столь явным образом.

Заметим при этом, что если не рассматривать механические часы как измеритель времени, а исследовать их просто как механизм, задача которого заключается в медленном и равномерном вращении валов, то можно вполне отчетливо представить себе все те условия и особенности конструкции – пружину или груз, приводящий валы во вращение, маятник, задающий скорость этого вращения, шестерни, замедляющие угловую скорость валов, и т. д., которые определяют свойства механизма, и при этом вовсе не привлекать для объяснения его работы никакие внешние обстоятельства, кроме, пожалуй, действия гравитационного поля Земли для гиревых часов. При этом на первый план отчетливо выступает независимость работы часового механизма, его автономный характер, не нуждающийся ни в каких внешних воздействиях для своего внутрисогласованного хода. И только когда мы приписываем простому вращению валов функцию счета времени, надевая на валы некие удлиненные предметы – стрелки часов, то сами в своем воображении придаем этому вращению те свойства, порой мистические, которых изначально не было у обычного механического устройства и которое вовсе не нуждается ни в каком всеобщем всепроникающем времени, чтобы совершать свою работу.

И нужно еще раз подчеркнуть то обстоятельство, что всеобщность отсчитываемого времени как у механических, так и у электронных, атомных или любых других разновидностей часов сохраняется лишь до той поры, пока мы сами поддерживаем ее, тщательно синхронизируя между собой «ход» всех этих устройств, пусть даже с некоторым коэффициентом, отражающим существование часовых поясов, то есть опять следствия того же самого инерциального вращения Земли.

8. Причина движения. Первотолчок

Итак, в своем определении абсолютного времени Ньютон описал «ход» механических часов. О взаимном соответствии этого определения и свойств «хода» часового механизма подробно говорилось в предыдущем разделе. Однако мало кто обращал внимание на интригующую загадку, кроющуюся в упоминаемом определении и остающуюся неразрешенной и по сию пору.

Ньютон был, несомненно, одним из научных гениев, которых человечество не так уж часто производит на свет. Широте его научного кругозора и точности его мышления можно только позавидовать. Но, кроме того, он отличался от последующих исследователей редкой научной добросовестностью. В его трудах невозможно найти противоречащие друг другу теоретические положения, которые подавались бы, как во многих современных теориях, рядом и молча, без комментариев. И, тем не менее, один такой случай существует. Мало того, он представлен, ни много ни мало, на первых страницах «Математических начал натуральной философии». Речь идет как раз о двух противоречащих друг другу определениях времени.

Загадка заключается в том, что Ньютон, прекрасно понимавший, что время есть свойство движения и описавший это свойство в определении относительного времени: «Относительное… время есть… совершаемая при посредстве какого-либо движения, мера продолжительности…», незадолго перед этим в определении абсолютного времени превратил движение в свойство времени: «Абсолютное время… само по себе… протекает равномерно…».

То есть по этому определению абсолютное время движется само по себе. То есть причина движения времени содержится в нем самом. То есть не время есть свойство движения, а движение есть свойство времени. А поскольку из опыта известно, что все без исключения процессы, происходящие во Вселенной, происходят во времени, и никак иначе, то по этому определению получается, что процессы приводит в движение не что иное, как внутреннее свойство времени, заключающееся в его «течении».

Описывая «ход» механических часов, Ньютон не мог не видеть, что время, генерируемое этим «ходом», есть производное от движения взаимодействующих частей механического устройства. Невозможно даже в шутку предположить, что Ньютон считал причиной движения стрелок часов «течение» времени. Достаточно было бы снять гирю, приводившую их в движение, как время, якобы движущее их, остановилось бы. А поскольку Ньютон был, кроме всего прочего, еще и выдающимся экспериментатором, то не приходится сомневаться, что подобного рода опыты он, в силу своей любознательности, производил, когда еще только приступал к своим научным занятиям.

То есть перед его глазами был неопровержимый, достоверный, воспроизводимый и однозначный факт производства времени движением. И, тем не менее, он пишет определение, находящееся в вопиющем противоречии с этим фактом. Будь на его месте последующий исследователь, из когорты Эйнштейна, например, он объявил бы явное противоречие опыта и теории парадоксом и успокоился бы на этом. Но Ньютон не признавал парадоксов, поэтому, не выходя за пределы опыта, стремился дать соответствующее этому опыту исчерпывающее объяснение наблюдаемого явления. Так почему же его определение абсолютного времени находится в столь явном противоречии с реальностью?

Поскольку сам Ньютон об этом не оставил нам никаких комментариев, приходится предполагать, что все дело в научной атмосфере того времени.

С XIII века, еще с доктрины Фомы Аквинского и до теологических изысков самого Ньютона, среди философов было модно рассуждать о причинах движения, о силах, приводящих в движение видимый мир, об изначальном первотолчке, запустившем это движение, и единственной воле, чье вмешательство только и могло осуществить такой толчок, – воле божественного предопределения. Отдал дань этой моде и Ньютон. Он, будучи религиозным человеком, по крайней мере, декларировавшим это свое качество, тоже рассуждал о божественном вмешательстве в дела Вселенной, без которого она не могла, по мнению Ньютона, быть так сложно устроенной и столь насыщенной разного вида движениями. Но в XVII веке, в отличие от первого, уже понимали это вмешательство не как деятельность по сиюминутному управлению такими движениями, а как единовременный вброс соответствующего количества энергии для приведения в движение всего мироздания, которое далее начинало двигаться по заранее установленным правилам. Бог не мог снизойти до того, чтобы постоянно вмешиваться в хорошо отлаженный механизм, он мог только сотворить и запустить его. С другой стороны, описывая «ход» механических часов, предположить, что скромный часовой механизм производит время, которое движет солнцами, планетами и лунами, Ньютон тоже не мог. Все же основные движения, которые он рассматривал, были движениями по инерции, у которых либо не было явной внутренней причины для существования, либо она оставалась далеко за пределами возможностей наблюдателя. Единственное, что могло оправдать существование этих движений, было божественное вмешательство. И чтобы воля Создателя наглядно присутствовала бы в каждом наблюдаемом явлении, необходим был посредник между божественным замыслом и конкретными движениями конкретных небесных тел. А единственной сущностью, которая могла претендовать на эту роль, было время. Поскольку повлиять на загадочное, непостижимое, равномерное, вечное, неостановимое, однонаправленное движение времени, происходящее как бы само собой, человеку было не дано, постольку в глазах Ньютона, как и последующих исследователей, одно лишь время обладало тем божественным статусом, которое позволяло ему служить посредником между божественной волей и вечным движением небесных тел. Тем более что при этом все свойства времени, кроме длительности, устранялись и не маскировали свойств самого движения.

Так, по нашему мнению, Ньютон и пришел к своему противоречащему опыту определению абсолютного времени. И построил на этом определении как на основании свою механику. А поскольку его механика хорошо описывала основные законы окружающего мира, то положение о времени как причине движения ни у кого не вызвало возражений.

Но Ньютон не был бы Ньютоном, если бы не понимал противоречия, заложенного в принятом им допущении. Поэтому уже в определении относительного времени, которое в принципе и с самого начала было лишено божественного статуса, Ньютон вводит движение как причину времени и тем восстанавливает равновесие. Однако созданная им механика была и остается механикой, где первопричиной любого движения является время, что, впрочем, не мешает ей в конкретных случаях рассматривать причины конкретных движений, отвлекаясь от их первопричины.

9. Иллюзия всеобщего времени

Рассуждая о свойствах временного интервала, мы подчеркивали, что тем самым определяем свойства времени вообще, то есть времени, которое является предметом внимания не только исследователей, но и людей, далеких от научных изысканий. Для них, как уже отмечалось, обыденное представление о времени недалеко ушло от того определения абсолютного времени, которое дал Ньютон.

Повторяясь скажем, что по этому представлению существует независимая, неощутимая ненаблюдаемая «река времени», единственное назначение которой – увлекать в таинственное будущее людей, окружающий их мир, иные миры и всю Вселенную. А отдельный временной интервал, который мы считаем единственным носителем времени вообще, при первой же попытке использовать его для объяснения хода несложного физического эксперимента, напротив, демонстрирует нам парадокс, связанный с пустым промежутком между двумя единичными интервалами, принадлежащими сходным процессам либо разнесенным стадиям одного и того же процесса. В самом деле, если мы имеем процесс, который протекает в две или несколько стадий, но начало следующей стадии не совмещено с окончанием предыдущей, то объяснить, что представляет собой пустой безвременный промежуток между стадиями, не представляется возможным.

Заметим еще одну существенную, но обычно опускаемую особенность, связанную с существованием промежутка между интервалами. Самим процессам, протекающим таким образом, в высшей степени «безразлично», существует или не существует время в промежутке между ними. Если они происходят независимо друг от друга, то обстоятельства существования времени или отсутствия такового после конца одного интервала и до начала другого вовсе, как правило, не влияют на сами процессы. Парадокс безвременности возникает не в природе сопутствующих процессам обстоятельств, а исключительно в восприятии наблюдателя, регистрирующего процессы и их взаимное расположение во времени. Таким образом, присутствие наблюдателя есть обязательное условие, при котором парадокс как фиксируется, так и устраняется, о чем и пойдет речь далее. В общем смысле присутствие наблюдателя уже само собой привносит в наблюдаемые события время, генератором которого является совокупность происходящих в теле наблюдателя процессов.

Обыденное же представление привлекает для объяснения присутствия времени в промежутке между двумя разнесенными интервалами «ход» независимого всеобщего, неостановимого времени, в разные моменты которого начинается и заканчивается один процесс и начинается и заканчивается второй. Тогда промежуток между ними или стадиями одного и того же интервала заполняется «течением» этого времени от конца одного интервала и до начала второго.

Проводя реальный эксперимент и постулируя начало временного интервала в момент мы всегда связываем это начало с текущим моментом внешнего времени. Точно так же мы фиксируем и момент его окончания. При этом мы обычно не задаемся вопросом, откуда взялся этот внешний текущий момент и что за время при этом используется. И без долгих размышлений охотно принимаем за реальность иллюзию независимого от нас всеобщего, абсолютного, вселенского времени, «текущего» из нашего прошлого в наше будущее, в некоторые промежутки которого и происходит исследуемое нами движение.

Но мы уже выяснили, что единственным носителем реального времени может быть только реальный единичный процесс. А, следовательно, внешнее по отношению к наблюдаемому нами процессу время также должно продуцироваться только таким же процессом, и ничем иным. Следовательно, и представляемое нами всеобщее неизменяемое и неостановимое время должно иметь основание в реально существующем физическом процессе. Что именно так и происходит в действительности, можно убедиться непосредственно.

Обратившись к реальным обстоятельствам повсеместно применяемого временного счета, мы увидим, что на самом деле никакого всеобщего, абсолютного, независящего от нас времени, в «течении» которого мы отмечаем моменты начала и окончания рассматриваемых процессов, не наблюдается, а используется, в полном соответствии с высказанным ранее определением, всемирное исчисление времени, связанное с «ходом» специальных часов, т. е. периодического процесса, принятого по всеобщему соглашению за эталон и единообразно применяемого в любых ситуациях по всей планете.

А мы уже выяснили, что первоначально механические часы, а впоследствии и все другие, пришедшие им на смену, успешно демонстрируют своим «ходом» не что иное, как Ньютоново абсолютное время. Таким образом, ни от чего не зависящее неизменное абсолютное время Ньютона (непрерывное, равномерное и однородное) ходом исторического развития и вследствие своей элементарности было принято за единственный вид счета всемирного общеупотребительного, бытового времени, за тем исключением, что оно существует не само по себе, а генерируется специально созданным для этого периодическим процессом в виде эталонных часов, которые, вопреки распространенному представлению, не измеряют, в данном случае не отсчитывают, время, а (как любой единичный процесс) его создают, т. е. генерируют временной промежуток неопределенно большой длительности, на фоне которого разыгрываются практически как все процессы земной человеческой жизни, в том числе и физические эксперименты, так и наблюдаемые нами процессы во Вселенной. Отсчитывают же время все вторичные часы, применяющиеся на практике по всей планете. То есть все без исключения часы, которые мы себе воображаем или реально используем, мы сами заставляем отсчитывать эталонное время, тщательно подстраивая их «ход» к часам первичным. Естественно, что и в научных исследованиях применяется исключительно этот вид времени, чему мы обязаны усилиям Галилея и Ньютона.

Поэтому парадокс безвременного промежутка, о котором шла речь, устраняется тем, что два реальных несовмещённых интервала существуют на фоне третьего, не менее реального, но более продолжительного, интервала – того самого непрерывного равномерного и однородного «хода» эталонных часов в системе мирового времени. Именно по отношению к нему фиксируется окончание одного интервала и начало другого. И промежуток времени между интервалами также фиксируется, как, впрочем, и сами интервалы, «ходом» упоминавшихся часов. Не всегда в научных исследованиях речь идет обязательно о текущем процессе. Иногда необходимо бывает отметить окончание одного процесса и начало другого, не совпадающего с окончанием первого. То есть, как принято говорить, речь идет о событиях. Или необходимо бывает исследовать пустой промежуток между этими событиями. И когда мы исследуем именно такой промежуток, то всегда с необходимостью имеем дело вовсе не с всеобщим независимым временем, а с «ходом» эталонных часов, с помощью которых заполняется и измеряется подобный промежуток. И все результаты, полученные из анализа этой ситуации, относятся именно к этому «ходу». Бывает, наконец, и такая ситуация, что наблюдатель вообще не имеет понятия ни о каком времени, но, тем не менее, видит, как у него на глазах происходит некий процесс, заканчивается, а потом начинается и заканчивается другой процесс, не совмещённый с первым. В этом случае безвременный промежуток между концом первого процесса и началом второго заполняется ходом многочисленных взаимосогласованных процессов в самом теле наблюдателя, благодаря чему он, собственно, и может наблюдать движение обоих процессов.

Но вернемся к эталонным часам, генерирующим всемирное время. То, что за эталон принят именно такой, какой мы имеем в настоящее время, «ход» часов, есть условность, традиция, соглашение, имеющее тысячелетнюю историю. Совершенно необязательно, чтобы сутки делились на двадцать четыре часа, а час – на шестьдесят минут. Могло бы быть и по-другому, возобладай в исчислении времени десятичная система. Хотя следует заметить, что эти единицы времени не полностью произвольны, поскольку эталонный «ход» имеет естественные точки отсчета, связанные с вращением Земли. Промежуток времени, когда неподвижная точка на земной поверхности, совершив путешествие по кругу, возвращается в исходное положение, дает необходимые моменты для соответственной настройки эталонных часов. И странное соотношение единиц времени есть просто привычное, проверенное веками, удобное сочетание интервалов. Тот же десятичный счет единичного промежутка, дающий некоторые упрощения при пересчете единиц, все же ненамного отличается по длительности от принятого ныне.

Но какой способ отсчета времени ни применялся бы в мировой практике, он, во-первых, всегда есть всеобщее соглашение, а во-вторых, в наше время всегда продуцируется специально организованным периодическим процессом.

И коль скоро соглашение, связанное с единицами масштаба для счета времени, принято всеми участниками современного общества, далее оно не нарушается в угоду отдельной личности или отдельному событию, хотя такое положение существовало не всегда. Напротив, каждое событие, в том числе и начало физического эксперимента, получает в системе мирового синхронизированного времени свой согласованный с общим «ходом» эталонных часов момент, как и свою продолжительность, завершение которой также отмечается в согласии с «ходом» этих часов определенным отсчетом в системе мирового времени. Поэтому выражение «другой, достаточно отдаленный момент времени» имеет двоякий смысл. Во-первых, внутри временного интервала оно обозначает, что т. е. речь идет не о начале интервала, а о другом моменте в развитии процесса. Во-вторых, во внешнем измерении времени, связанном с общепринятым его исчислением, речь идет о значении времени, большем по величине, чем то, с которым оно сравнивается, если, конечно, речь не идет о специальном счете времени в обратном направлении.

Таким образом, всякий раз, когда в исследованиях, посвященных проблеме времени, речь идет о времени вообще или об исследовании его свойств, всякий раз, когда на тему времени строятся различного рода предположения и предлагаются конструкции, в которых это время используется, речь идет вовсе не о независимом всеобщем времени. В подобных случаях исследуется, описывается и используется именно «ход» эталонных часов. И любое теоретическое описание любого физического явления или эксперимента, в котором используется абсолютное время, в силу тех же причин относится вовсе не к реальному физическому времени, а исключительно к тому его счету, который генерируется тем или иным способом с помощью специально организованного периодического процесса.

Конечно, физический эксперимент, протекающий на глазах экспериментатора, генерирует свою собственную, присущую только этому процессу продолжительность, но при теоретическом описании его в символьном, табличном или ином виде это время измеряется (пересчитывается) другим способом – равномерным, непрерывным, однородным ходом эталонных часов, эквивалентным (но не тождественным) Ньютоновому абсолютному времени.

Все сказанное требует специального пояснения. К настоящему моменту проблема времени рассматривалась уже множеством исследователей. На эту тему существуют тысячи статей, книг и трактатов. Начиная с Аристотеля и кончая исследователями XXI века, проблема времени, так или иначе, затрагивалась бесчисленное количество раз. При таком обилии материала, казалось бы, нет ни одного её аспекта, который не был бы проанализирован с различных и многочисленных точек зрения. Между тем споры вокруг этой проблемы не утихают до сих пор, и нет надежды, что такое случится в недалеком будущем. Происходит это по той причине, что вместо действительного исследования свойств времени реальных физических явлений исследуются свойства «хода» эталонных часов, которые генерируют мировое, всеобщее время, изменение которого в зависимости от различных обстоятельств и анализируется. В древности такими часами, как было показано, служила смена дня и ночи, впоследствии солнечные часы стали наглядным способом демонстрации времени, следом за ними появились механические часы и все остальные, сейчас применяющиеся. И всегда, от начала научного мышления и до сей поры, вместо реального времени процесса исследователи «ломали головы» над способом и свойствами счета времени, производимого этими часами. Мало того, в тех научных построениях и гипотезах, где время играет центральную роль, например, в четырехмерии Минковского, речь также идет вовсе не о реальном времени физических процессов, а все о том же времени, отсчитываемом все теми же часами. То есть вместо того чтобы исследовать реальные природные феномены, исследователи рассматривают поведение часов (т. е. периодического процесса, принятого за эталон) в различных изменяющихся обстоятельствах. Всякий раз, когда в соответствующей работе встречается фраза: «Возьмем промежуток времени…», речь идет вовсе не об изменении свойств реального времени, а исключительно об изменении свойств «хода» этих самых часов. Заметим также, что при применении в качестве часов иных, кроме существующих, конструкций, например, световых, если таковые будут созданы, свойства времени, генерируемые ими, могут существенно отличаться от свойств мирового времени, ныне употребляемого повсеместно.

Суммируя, можно сказать, что представление о существующем самом по себе, независимом от нас, внешнем, равномерном плавном и неизвестно как возникшем непреодолимом неизменяемом «ходе» времени – не более чем иллюзия. Загадка времени, стало быть, заключается не в его свойствах, а исключительно в свойствах человеческого сознания, в котором сформировалось именно такое представление о его свойствах.

Однако откуда взялась, как сформировалась столь мощная, устойчивая иллюзия, прочно прижившаяся в умах миллиардов населяющих Землю людей? И зачем понадобилось устанавливать единый и неизменяемый счет времени для всей планеты?

На этот вполне определенный вопрос можно дать столь же определенный ответ: из потребностей человеческой практики. Даже небольшая общность людей, затерянных где-нибудь в дебрях Амазонии, вынуждена координировать (синхронизировать) частные временные промежутки жизни каждого из людей с такими же промежутками других представителей племени, если они хотят выжить в условиях своей суровой действительности. Тем более возрастает нужда в такой синхронизации в развитых обществах, поскольку множество технологических процессов, совместно происходящих в них, могут существовать только в условиях тщательной подгонки начала и окончания их этапов друг к другу. Отсюда единый счет времени для каждого члена общества становится не только необходимым, но и обязательным. А с установлением прочных торговых и экономических связей между государствами общий счет времени становится обязательным для любого живущего на Земле человека. И поскольку он задается взаимными соглашениями, принятыми в ходе многочисленных, неизвестных для этого человека взаимодействий между различными структурами обществ в разных странах, да к тому же еще и достаточно давно, то происхождение существующего счета времени для большинства людей остается также неизвестным.

Поэтому-то обязательный для всех временной счет, производимый эталонными механизмами (часами), неизвестно где находящимися и неизвестно как устроенными, воспроизводящими один и тот же периодический процесс, отражается в умах людей в виде картины неведомого всеобщего, равномерного и непрерывного времени – «реки времени», плавно «текущей» из нашего прошлого в наше будущее, тем более что этот счет имитирует абсолютное время.

А то, что смена дня и ночи также подчиняется «течению» этой реки, дает грандиозное космическое подтверждение достоверности подобного всемирного заблуждения. И неизменность «хода» реки времени, одна и та же скорость ее движения в настоящий момент и в прошлом (заданная когда-то сменой дня и ночи, а впоследствии теми же эталонными часами!) служит дополнительным аргументом в пользу существования неизменного, ни от чего не зависящего, самостоятельно существующего всеобщего времени. И то, что эталонные часы производят свой счет времени действительно независимо от внешних воздействий (поскольку они надежно изолированы от последних), лишь подкрепляет это представление.

Таковы материальные предпосылки иллюзии всеобщего независимого времени, сформированной в нашем сознании.

То, что эта иллюзия не только широко распространена, но и подавляюще абсолютна, как раз и свидетельствуют многочисленные исследования природы времени, как в общем смысле, так и в частных его проявлениях, когда за основу, подлежащую исследованию, берут не достоверный физический факт, каким является реальный физический процесс, а, как уже было подробно разобрано, все ту же иллюзию всеобщего, независимого псевдоматериального времени, пронизывающего Вселенную и неостановимо увлекающего ее в будущее с некоей постоянной скоростью, или, что еще печальнее, направляют свои усилия на исследование природы абсолютного времени Ньютона в модификации Эйнштейна, постулируя это идеально-псевдоматериальное время как единственно существующую реальность.

Нужно ли специально пояснять, что результатом исследования подобного тотального заблуждения может быть только разноголосица мнений, противоречащих друг другу, заблуждений, приводящих к абсурду, и прямых спекуляций, выстраиваемых под влиянием конъюнктуры?

10. Безвременье

В рассуждениях о кванте времени, к которым мы позже обязательно обратимся, неизбежно тем или иным образом трактуется вопрос: а что внутри этого кванта? Какой вид приобретает время внутри элементарного временного интервала? И если представлять время неким видом материи, то подобный вопрос не только допустим, но даже обязателен. Но поскольку мы уже подробно исследовали свойства временного интервала и выяснили, что время есть свойство, присущее движению материи, и ни при каких обстоятельствах не может иметь материального воплощения, то наполнение кванта времени в том виде, в котором оно интересует современных исследователей, вовсе не привлекает нашего внимания.

Но взамен возникает вопрос другого порядка. Что означает часто используемое в литературе, преимущественно художественной, выражение «безвременье»? То есть, во-первых, может ли наблюдаться такое состояние материи, неважно – макро-или микроуровня, когда времени вообще не существует, а, во-вторых, если наблюдается, то при каких сопутствующих обстоятельствах?

Ответ зависит от степени обобщения ситуации. Как непосредственно видно, если брать материю и ее движение вообще, то ситуация отсутствия времени как свойства ее движения по современным воззрениям невозможна. В общем случае движение материи никогда не прекращается, какую бы гипотезу развития ситуации во Вселенной мы ни принимали. Соответственно, не прекращается генерация этим движением временных интервалов. Следовательно, пока существует материя, время есть обязательный атрибут ее движения. С подобной точки зрения попытка представить себе состояние Вселенной до Большого взрыва, не привлекая к нему некую иную реальность, в которой и происходит этот взрыв, просто не имеет смысла.

Если же рассматривать ситуацию локально, то тут она оказывается не столь проста. Вполне можно представить себе такие условия, при которых движение материи либо отсутствует вообще, либо она пребывает неизменной бесконечно долгое время.

Вполне можно представить себе, например, некий изолированный объем пространства, вещество и поля в котором отсутствуют, и для наблюдателя нет возможности фиксировать какое-либо движение, поскольку само пространство и происходящие непосредственно в нем процессы в обычных условиях не наблюдаемы. В подобных условиях в этом объеме не обнаруживается никакой процесс и, следовательно, сопутствующий ему временной интервал. Реальным временем в этом случае остается лишь совместная продолжительность процессов, одновременно протекающих в теле наблюдателя и дающих ему возможность выносить суждение относительно безвременности наблюдаемого объема. Абстрактно можно совокупность процессов, протекающих в теле наблюдателя, полностью исключить из общей картины. И так же абстрактно представить себе ситуацию, когда вся картина представляет собой объем, лишенный всякого движения, т. е. ситуацию безвременья.

Если же брать реальную ситуацию, т. е. реальное наблюдение реальным наблюдателем окружающей его действительности, то суждение, выносимое им относительно существования времени в его окружении или отсутствия такового, зависит от соотношения среднего темпа времени во внешних по отношению к нему, наблюдаемых им процессах и такого же темпа процессов, протекающих в теле этого наблюдателя, в частности от темпа процессов в его органах чувств и в его нервной системе. При время, генерируемое развитием процессов, для наблюдателя будет ясно различимым, а при ситуация для него представится застывшей и лишенной времени. Единственное время, которое он будет фиксировать, – это продолжительность процессов, протекающих в его организме.

Сюда же можно отнести и другой случай. Предположим, что процесс существует, но существует для наблюдателя как бы неизменным бесконечно долгое время. При этом начало процесса осталось далеко за пределами наблюдения и окончание его также лежит за этими пределами. Например, наблюдение некоторого объема стабильного вещества в стабильных условиях. Тогда такое наблюдение, если опять мысленно исключить процессы в теле наблюдателя, может дать иллюстрацию второго случая безвременья, его динамической формы. То есть какие-то процессы внутри вещества, несомненно, идут. Но при наблюдении, тем более при абстрактном представлении этих ненаблюдаемых процессов, поскольку они происходят условно бесконечно долго и поэтому представляются как бы застывшими, картина равносильна отсутствию всякого движения, т. е. ситуации без времени.

Мы уже упоминали о безвременном промежутке между разнесенными временными интервалами и показали, чем он заполняется. И когда мы начинаем рассматривать события вместо процессов, то фактически имеем дело исключительно с набором таких безвременных промежутков, так как мы уже доказали, что единственным источником времени может служить лишь единичный процесс.

И если мы фиксируем временные промежутки по завершению одного процесса и до начала второго – а именно эту операцию мы проделываем, когда рассматриваем события, – то, чтобы она имела смысл, должны заполнить эти промежутки каким-то внешним счетом. А так как никакого времени вообще, в «течении» которого мы можем отмечать эти события, не существует, то мы вынуждены создавать его сами, каждый раз с помощью специального процесса, т. е. специально созданных часов, механических, электронных, световых и т. д., либо воспользоваться уже имеющимся «ходом» всемирных эталонных часов, что чаще всего и происходит на практике.

Часть вторая. Закон Ома

1. Временной интервал в электромагнитных явлениях

Если в первой части нашего анализа мы исходили из понятий классической механики, то следующим этапом в познании свойств временного интервала является, несомненно, электричество. Имеет ли зависимость, которую мы нашли из задач динамики, применение в задачах, связанных с движением электрических зарядов? То есть найденная нами закономерность может иметь всеобщее употребление или область ее использования ограничена лишь классической механикой?

Для выяснения природы временного интервала мы использовали экспериментально установленный и теоретически оформленный (символьно сформулированный) фундаментальный закон, описывающий движение материальной точки под действием силы. Логично и для движения электрических зарядов использовать такие же экспериментально установленные и теоретически выраженные фундаментальные законы. Поэтому среди множества закономерностей, относящихся к движению заряженных частиц, мы для начала выберем самые простые, но не менее фундаментальные зависимости. Заметим также, что, как и ранее, мы не делаем никаких дополнительных предположений относительно свойств электромагнитных явлений и исходим только из тех законов, беря их в каноническом виде, которые многократно подтверждены экспериментально.

Элементарным в электродинамике является стационарное в количественном отношении движение заряженных частиц через поперечное сечение однородного проводника. Фундаментальных законов применительно к такому случаю известно два: закон Ома и закон Джоуля – Ленца. Исследуем оба этих закона.

Для большей простоты возьмем закон Ома в интегральной форме. То, что здесь и в дальнейшем фактически используются средние величины, содержания полученных результатов не меняет.

где I – ток;

U – напряжение;

R – тепловое сопротивление прохождению тока.

Так как

то, следовательно,

отсюда

умножим числитель и знаменатель на q и учтем, что

где А – работа сил электрического поля, перемещающего заряды, равная изменению энергии заряженных частиц, носителей тока.

В результате получим:

Рассмотрим составляющие данного выражения. Здесь R – тепловое сопротивление протеканию электрического тока, q – электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в течение временного интервала, Е – энергия электрического поля, перемещающая заряды (вкладываемая в процесс сторонняя энергия).

Таким образом, мы видим, что выражение, полученное нами для временного интервала при прохождении постоянного тока, напоминает выражение для временного интервала при движении материального тела. В обоих случаях есть модуль сопротивления протеканию процесса, который соотносится с вложенной в процесс энергией, что хорошо видно по присутствию в этом модуле теплового сопротивления протеканию тока.

Чтобы проверить правильность полученного результата, рассмотрим закон Джоуля – Ленца:

где Q – выделяемое тепло;

R – тепловое сопротивление;

I – проходящий по сопротивлению ток.

Умножим обе части уравнения на dt и проинтегрируем, а поскольку значение I в данном случае одно и то же для любого сечения проводника, то вынесем его за знак интеграла:

Пусть при тогда Учтем, что

Тогда:

Отсюда

Учитывая, что выделившаяся теплота в точности равна работе электрического поля, перемещающего заряды, запишем полученное выражение в виде

помня, что работа равна изменению энергии.

Мы получили такое же выражение, что и для закона Ома. Значит, для всех остальных задач, в которых рассматривается протекание постоянного тока, выражение для величины временного интервала будет определяться полученной зависимостью. Отметив это, произведем анализ временного интервала для постоянного тока, сравнивая его с выражением для подобного же интервала, полученного из второго закона Ньютона. При всем подобии налицо существенные отличия:

для закона Ньютона,

для закона Ома.

Первое отличие заключается в том, что в законе Ома время входит в его состав в первой степени. Поэтому в нашем выражении отсутствует корень квадратный и двойной знак перед корнем. Второе отличие заключается в том, что процесс прохождения постоянного тока происходит с реальным расходованием энергии, тогда как при истинно инерциальном движении с ускорением энергия, вложенная в процесс, может быть впоследствии полностью из него извлечена. То есть второй закон Ньютона, описывающий такое движение, описывает его как движение без внешних сил сопротивления. Поэтому хотя в обоих случаях в зависимости и есть модуль сопротивления, но он инерциальный для механического движения – и реальный для прохождения электрического тока –

Еще одна существенная особенность найденной зависимости заключается в том, что в выражение для временного интервала, характеризующее прохождение постоянного тока, не входит в явном виде величина инертной массы заряженных частиц, составляющих ток, как можно было бы предположить. То есть инерциальные свойства масс этих частиц не определяют полностью характер временного интервала, а, стало быть, и характер их движения. Более того, роль расстояния, проходимого материальной точкой под действием силы, в случае постоянного тока можно условно сопоставить с совокупным зарядом частиц, прошедших через поперечное сечение проводника в течение временного интервала. Но, заметим, тепловое сопротивление в данном случае выполняет ту же роль, что и масса в случае движения материальной точки, а именно определяет степень противодействия внутренних сил процесса (прохождения электрического тока) работе сил электрического поля (вложенной в процесс энергии).

Отсюда можно сделать однозначный вывод: несмотря на то, что движение электрически нейтральных частиц под действием внешней силы и движение заряженных частиц под действием сил электрического поля формально похожи, оба этих движения по своей внутренней природе отличаются одно от другого, что видно из выражения для временного интервала непосредственно.

Зададимся вопросом: что физически означает при одинаковом строении выражения для момента инерции присутствие в его составе, в одном случае, проходимой телом длины, а в другом – величины заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника в течение временного интервала? Можно поставить вопрос и по-другому: почему заряд, как это уже давно выяснено в электродинамике, можно условно принять за некую обобщенную координату? Или, взглянув еще с одной стороны, что общего в применении физических величин длины и заряда позволяет использовать на первый взгляд разнородные величины практически одинаковым образом? Чтобы это понять, сравним давно известные выражения из механики и электродинамики:

Рассмотрим соответствие кинетической энергии в механике и энергии магнитного поля. Здесь наглядно видно, что длина соответствует заряду т.к. сила тока есть заряд в единицу времени, а скорость есть длина в ту же единицу. Тогда сила тока будет представлять собой некую условную «скорость», что соответствует механическому понятию скорости. Однако в таком объяснении содержится та натяжка, что элементарные заряды не выстраиваются в ряд при прохождении тока, а длина, проходимая телом, есть лишь математическое определение изменения его координат. И, тем не менее, в движении заряженных частиц и движении тела есть нечто общее, что связывает эти два движения. Его легко обнаружить, если не придавать понятию «движение» абсолютного смысла. И движение заряженных частиц в проводнике, и движение материального тела в пространстве есть изменение.

А для определения изменения энергии некоей системы важен не конкретный вид движения, а лишь способ изменения состояния системы со временем. С этой точки зрения совершенно ясно, почему заряды эквивалентны координатам. Потому что и заряды, и координаты в соответствующих для энергии системы выражениях служат счетной величиной для определения изменения ее состояния. Неважно, какой вид движения мы описываем, важно, чтобы величина, описывающая изменение состояния системы, была адекватна свойствам системы. В механической системе это – координаты, в электрической и магнитной – заряды.

Отсюда становится понятным и вид обобщенного момента инерции, и вид обобщенного момента электромагнитной инерции. Длина в одном случае и заряд – в другом вкупе с выражением для массы или соответствующей ей иной физической величины есть адекватный системе способ исчисления сопротивления изменениям в ней. Естественно, что для механической системы принято изменение координат, а для электромагнитной – изменение зарядов.

В случае реальной заряженной частицы, движущейся в электрическом или магнитном поле и имеющей инертную массу, отличную от нуля, так как заряды независимо от их материального носителя не встречаются, оба движения присутствуют одновременно. Здесь ведущим является движение заряда под действием поля, но из-за того, что носителем заряда служит масса частицы, понимаемая как количество вещества, одновременно происходит движение материальной частицы в вакууме, поскольку поле размещено в пространстве и материальная частица тоже. В итоге получается, что через инертную массу частицы поле все же взаимодействует с вакуумом, но при этом непосредственного их взаимодействия по-прежнему не происходит.

Возвращаясь к сравниваемым зависимостям, можно заключить, что выражение для временного интервала, полученное из движения незаряженной материальной точки в вакууме под действием силы потому во многом не совпадает с выражением, полученным из закона Ома, что последний описывает движение зарядов вместе с их механическим носителем в среде с реальным сопротивлением.

Однако формально можно получить такой же результат и для движения материальной точки под действием силы, если во втором законе заменить ускорение скоростью. Тем самым мы опишем движение материального тела в среде с сопротивлением. Пусть (условно)

Тогда

или, если умножить обе стороны на x,

То есть получили выражение для временного интервала, аналогичное выражению для постоянного тока. Если рассмотреть картину реального движения электронов в проводнике с омическим сопротивлением, можно увидеть, что хаотическое тепловое движение электронов, их взаимодействие с окружающими атомами и есть механическое движение материальной точки, имеющей кинетическую энергию, которой она обладала и до воздействия электрического поля. Его роль в случае постоянного тока сводится к созданию в проводнике дрейфа зарядов от одного электрода к другому и к компенсации из электрического поля потерь кинетической энергии в результате столкновений электронов с ионами кристаллической решетки. Но кинетической энергией обладает частица, имеющая массу покоя, поэтому тепловое сопротивление все же есть показатель степени участия механической массы в формировании временного интервала.

Итак, движение зарядов под действием сил электрического поля в случае постоянного тока является полным аналогом движения незаряженной материальной точки в среде с сопротивлением. И если это сопротивление, как и побуждающая сила, по какой-либо причине исчезнет, движение точки будет осуществляться по инерции, то есть в соответствии с первым законом Ньютона. Соответственно, если исчезнет воздействие электрического поля на заряд, движущийся без сопротивления, то его движение также будет осуществляться по инерции. Доказательством тому является экспериментально наблюдаемое явление сверхпроводимости. При исчезновении сопротивления, то есть когда участие механической массы частиц, составляющих ток, более не проявляется, внешняя энергия, движущая процесс, также более не является необходимой, и движение заряженных частиц происходит, как уже было сказано, по инерции. Но поскольку какое-то, пусть весьма малое, сопротивление току в реальных условиях все же сохраняется, то ток при сверхпроводимости течет не бесконечно долго, хотя, тем не менее, весьма длительное время.

В обычных условиях дополнительная кинетическая энергия, приобретенная заряженной частицей из электрического поля при движении в проводнике, полностью передается, если принять модель Друде, ионам кристаллической решетки. Именно поэтому интегрально может существовать определенная величина тока, зависящая от величины энергии, приобретаемой от столкновения до столкновения. И в соответствии с этой величиной выражение для временного интервала приобретает вид, полученный из закона Ома.

Тут следовало бы добавить следующее. Вид временного интервала для движения тока совпадает с видом временного интервала для движения материальной частицы – это видно непосредственно. Но степень, в которую возводится все выражение, существенно различается для инерциального движения тела под действием силы и движения с реальным расходованием энергии. Происходит это потому, что временной интервал, в котором описывается инерциальное движение тела под действием силы, описывает его движение во Вселенной вообще. Поэтому в одном и том же выражении присутствуют оба направления времени. Когда же мы рассматриваем реальное конкретное движение, принадлежащее нашему плюс-времени, характеризующее реальное прохождение тока, то многозначность выражения с необходимостью должна отсутствовать, так как из-за присутствия в описании реальных сил сопротивления и реальных потерь такое выражение принципиально описывает движение только в одну временную сторону и принадлежит лишь одному направлению времени.

До сих пор мы рассматривали реальное движение электрических зарядов и их носителей. Но если бы заряженная частица вовсе не обладала механической массой и двигалась в среде без сопротивления и действующих на нее сил, например, в пространстве, где градиент потенциала в любой точке был бы равен нулю, то ее движение происходило бы с формальной точки зрения точно так же, как происходит инерциальное движение материальной точки в соответствии с первым законом Ньютона.

То есть в движении зарядов мы можем отыскать полную аналогию первому закону. А если это так, то, несомненно, должна существовать и полная аналогия второму закону. И в самом деле. Рассмотрим закон электромагнитной индукции.

где Ф – магнитный поток;

U – ЭДС индукции.

В соответствии с правилом Ленца направление индукционного тока всегда препятствует его изменению. Мало того, правило Ленца, кроме того, показывает, что скорость изменения тока прямо зависит от параметров окружающей ток электромагнитной среды. То есть электромагнитная инерция, хотя и обусловлена принципиально иными причинами, чем инерция механическая, проявляется похожим образом, поскольку изменить величину тока в цепи с индуктивностью так же трудно, как разогнать или остановить движущееся материальное тело. Однако во втором законе Ньютона направление сил инерции специально не отмечается, хотя и подразумевается. И выражение для временного интервала было выведено без учета этого направления. Поэтому и при анализе электромагнитной инерции с точки зрения величины временного интервала мы можем опустить знак минус в выражении для ЭДС индукции, тем более что при любом направлении тока, как мы чуть позже увидим, временной интервал, который описывает это движение, будет действительным. Поэтому, учитывая, что:

а индуктивность L – величина постоянная и существенно положительная, получим:

Разделим переменные и проинтегрируем:

Учитывая, что

получим:

Или:

Проинтегрируем обе части:

Пусть при

Получим:

Умножим обе стороны на q, в результате получим

Учитывая, что – энергия электрического поля, вкладываемая в процесс, окончательно получим:

– уже знакомое нам выражение для временного интервала.

Проверим это выражение на соответствие размерностей в обеих частях, для простоты выполнив проверку для квадрата значения интервала:

Поскольку в обеих частях выражения соответствие размерностей не нарушено, то выражение выведено правильно.

В этом выражении роль инертной массы выполняет индуктивность L, что непротиворечиво, так как в данном случае свойство индуктивности – противодействовать изменению величины тока – аналогично свойству массы для механического движения – противодействовать изменению скорости. Роль длины выполняет величина заряда q, о чем уже говорилось.

Отсюда в очередной раз видно, что движение материальных частиц и движение зарядов – принципиально разные движения. Незаряженная материальная частица не обладает инерцией в электромагнитном поле, а заряд не обладает инерцией в вакууме. Материальное тело может двигаться в вакууме, взаимодействуя с ним в соответствии с законами Ньютона, в то время как заряд, двигаясь в вакууме, взаимодействует с ним только через инертную массу носителя заряда.

Проверим полученное выражение на правильность, взяв в качестве характеристического времени период колебаний тока в колебательном контуре:

где L – индуктивность контура;

C – емкость контура.

Обозначим

учитывая, что

тогда

отсюда, умножив числитель и знаменатель правого выражения на q и снова учитывая, что получим:

Вследствие того, что энергия в колебательном контуре вкладывается в процесс колебания весь период (попеременно из электрического и магнитного полей), в выражении она записывается полностью. В остальном эта зависимость ничем не отличается от полученной ранее. Знак минус перед корнем, не имеющий физического смысла для колебаний в плюс-времени, в общем выражении должен присутствовать обязательно, потому что и здесь, так же как в предыдущем выражении, полученном из закона электромагнитной индукции, описывается движение зарядов без реальной потери энергии, характеризующее их всеобщее движение для всей Вселенной.

Значит, для электромагнитных явлений величина временного интервала выражается точно такой же зависимостью с указанными выше особенностями, что и для движения материальной точки. Но понятие электромагнитной инерции имеет здесь принципиальные отличия от понятия механической инерции.

Вернемся теперь к выражению для ЭДС индукции в виде:

и сопоставим его со вторым законом Ньютона:

Из этого сопоставления видно, что оба закона выражены похожим образом.

Ранее мы показали, что в законах для электромагнитных явлений роль длины играет величина заряда q, прошедшего через выделенную площадь поперечного сечения проводника, а роль инертной массы – индуктивность L. Рассмотрим теперь левые части уравнений. Во втором законе Ньютона слева представлена сила, а в выражении для ЭДС индукции – разность потенциалов, то есть работа силы на единицу заряда.

Приближенно считая электрическое поле в проводнике однородным, поделим обе части выражения для ЭДС индукции на длину проводника. Тогда получим:

где Е – напряженность электрического поля, то есть сила на единицу заряда;

– индуктивность на единицу длины проводника.

Обозначим

Сравним выражения:

С учетом всех ранее описанных эквивалентов оба закона полностью идентичны.

А это означает, что инерционные свойства массы в вакууме эквивалентны инерционным свойствам заряда в поле.

Так как напряженность электрического поля есть сила, то обозначим ее как F_эл , тогда

что означает, если принять q за эквивалент длины

а за эквивалент массы

следующее:

Итак, мы получили аналог второго закона Ньютона в интерпретации для движения зарядов и для электромагнитной массы.

Суммируя факты, можно сделать следующие выводы:

1. Электрические заряды непосредственно не взаимодействуют с вакуумом.

2. Движение материальной точки в вакууме и движение заряда в электрическом или магнитном поле – это отличающиеся по способу осуществления формы движения.

3. Тем не менее, характер движения материальных частиц в вакууме и зарядов в электромагнитном поле с формальной точки зрения идентичен. Поэтому можно предположить, что вакуум имеет свойства и структуру, похожие на свойства и структуру электромагнитного поля, но со своими, присущими только вакууму особенностями, которые впоследствии могут быть определены.

4. Инертная масса есть, с одной стороны, характеристика свойств вещества, от которой зависит форма его взаимодействия с вакуумом, с другой стороны, это характеристика свойств среды (вакуума), в которой движется материальная точка.

5. Электромагнитная масса есть мера взаимодействия заряда с электромагнитным полем и отличается по своим свойствам от инертной массы материальной точки.

6. Взаимодействие заряда и вакуума осуществляется исключительно через инертную массу носителя заряда.

7. Инерционные свойства массы в вакууме эквивалентны инерционным свойствам заряда в поле, т. е. массу условно можно рассматривать еще и как некий «заряд».

Теперь продолжим анализ выражения, полученного для временного интервала в электромагнитных явлениях.

Главное, на что необходимо обратить внимание, – полная идентичность структуры этого выражения и структуры выражения для временного интервала, полученного из второго закона Ньютона. То, что вместо массы стоит индуктивность и вместо длины – заряд, ничуть не искажает эту идентичность и является спецификой электромагнитных явлений.

Отсюда можно увидеть, что полученная зависимость имеет применение не только в рамках классической механики, а, с соответствующей коррекцией, и в рамках электромагнитных явлений.

Причем для разных видов движений зарядов и полей в электромагнитных соотношениях могут существовать разные формы зависимостей, в которых неизменным остается наличие модуля сопротивления изменениям в этих движениях, соотносящегося с количеством вложенной в движение энергии.

2. Масса электрона

Прежде чем продолжить анализ, сделаем, как и прежде, необходимые замечания о степени значимости полученного выражения для временного интервала в электромагнитных явлениях и предпосылках его достоверности. Законы, которые мы выбрали для исследования, есть результат кропотливой экспериментальной деятельности в течение многих десятилетий. Их применение прошло многолетнее испытание практикой. Создание мощной индустрии генерации и использования для нужд промышленности электрического тока было бы немыслимым, содержи ключевые законы электромагнитных явлений, использующиеся для практических расчетов, внутренние противоречия или будь они верны лишь отчасти. Поэтому вопрос о правильности закона Ома, например, или закона электромагнитной индукции не может возникнуть даже у самого закоренелого скептика. Кроме того, эти законы поддаются прямой проверке любым заинтересованным в установлении их истинности исследователем. А поскольку при выводе выражения для временного интервала и в этот раз не вводилось никаких специальных ограничений, и мы не прибегали ни к каким специальным «калибровкам», точно так же, как и при анализе второго закона Ньютона, то истинность полученного выражения можно также не подвергать сомнению. А поскольку для исследования мы выбирали фундаментальные выражения, описывающие протекание тока, то и полученная из анализа этих выражений зависимость также является, как и ранее, фундаментальной в рамках существующей системы знания, адекватно характеризующей временной интервал в электромагнитных явлениях.

Итак, рассматривая выражение временного интервала для электромагнитной индукции, мы выяснили, что инерция, то есть сопротивление процесса изменениям, происходящим по его ходу, имеет разный вид в зависимости от характера процессов. Существует, по крайней мере, два вида инерции: инерция механическая, которая создается за счет взаимодействия вещества с вакуумом, и инерция электромагнитная, которая создается за счет взаимодействия заряда с полем. Механическую инерцию представляет обобщенный момент инерции – электромагнитную — который мы назовем, чтобы не менять общего стиля изложения, обобщенным моментом электромагнитной инерции. Рассмотрим оба этих выражения. Обобщенный момент инерции, как мы уже выяснили, описывает свойство движущейся механической массы сопротивляться изменению скорости и определяется, по крайней мере частично, характером взаимодействия вещества с вакуумом. Сама по себе механическая масса в таком случае представляет собой, прежде всего, величину взаимодействия вакуума с составляющими вещество частицами, и лишь в последнюю – количество этих частиц, так как при постоянной величине взаимодействия на единицу массы (частицу) взаимодействие всей массы находится простым умножением на количество таких частиц.

Что касается электромагнитной массы как инерциального свойства заряженной частицы, то из выражения для обобщенного момента электромагнитной инерции видно, что это не свойство заряда самого по себе, а свойство его движения в электромагнитном поле, создаваемом при совместном движении совокупности зарядов, и, если принять предположение о свойствах вакуума как некоего поля, понятно, что и механическая масса есть не только свойство вещества, а и свойство вакуума, понимаемое как характеристика сопротивления изменению энергии этого вещества. Что же касается суммарного заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника в течение временного интервала, то он в электромагнитных явлениях, как уже неоднократно отмечалось, выполняет роль некоей квазидлины, которая характеризует стадию развития процесса, как обычная длина характеризует путь, пройденный телом, то есть тоже стадию развития, являясь при этом главным показателем отличия двух рассматриваемых движений друг от друга.

Воспроизводя электрические явления, исследователи пользовались в эксперименте реальными заряженными частицами, электронами или ионами, имеющими вполне определенную механическую массу, которая, несомненно, участвовала в движении зарядов. Заметим при этом, что мы не разделяем распространенной точки зрения на материю как на исключительно электромагнитную конструкцию. Можно задаться вопросом — каким образом участие механической массы отражено в полученных нами зависимостях?

Если рассмотреть с этой точки зрения зависимость, полученную из закона Ома:

то из нее непосредственно видно, что вклад механической массы заключен в тепловом сопротивлении прохождению тока. В этом случае именно тепловое сопротивление является аналогом механической массы, хотя и не сводится к ней непосредственно. В соответствии с вышеописанным механизмом хаотическое движение заряженных частиц как материальных тел определяет в совокупности со свойствами материи проводника величину той части энергии, которая тратится из энергии электрического поля на прохождение электрического тока. Отсюда видно, что электрон есть не только заряд, перемещающийся под действием сил электрического поля, но и материальная частица, несущая этот заряд.

Когда же мы рассматриваем зависимость, полученную из законов электромагнитной индукции:

то обнаружить здесь присутствие механической массы заряженных частиц, составляющих ток, не представляется возможным. Но, тем не менее, влияние механической массы на исследуемое явление есть и на практике выступает здесь в двух видах. Во-первых, механическая масса определяет безвозвратные потери вложенной энергии на нагревание проводников во время эксперимента. Во-вторых, она, несомненно, вносит некий вклад в инерционность процесса, так как движущиеся заряды присутствуют в виде материальных частиц – электронов или ионов. И все же в окончательном варианте зависимости для ЭДС индукции механическая масса не участвует. Почему? Главным образом потому, что заряд всегда имеет носитель (материальное тело), а закономерность выводится все-таки для зарядов отдельно от его существования, как если бы они не обладали таким носителем. То есть здесь опять проявляется некоторая неполнота описания реальных явлений, о которой уже говорилось. В экспериментах, предшествовавших появлению закона электромагнитной индукции, исследователь стремился получить явление в чистом виде, без искажающих исследуемую закономерность влияний. Для этого, например, тщательно уменьшались потери энергии и выводились на уровень погрешностей эксперимента. Увеличивался магнитный поток, проводники применялись высокой проводимости и так далее. Поэтому в конечных экспериментах, когда исследователь получал, наконец, искомую зависимость, эти потери были настолько малы, что ими можно было пренебречь.

В тех же экспериментах общая механическая масса всех участвующих в них электронов создавала настолько малую тормозящую добавку к чисто электромагнитной инерции, что ей также можно было пренебречь, и в абстрагированном виде законы, использованные для выведения зависимости для временного интервала, уже не содержали влияния механической массы. Поэтому при анализе этих закономерностей и стало возможно увидеть, что явление механической инерции и явление электромагнитной инерции, при всем их формальном сходстве, все же, по существу, различные явления. Для вящей точности заметим, что законы Ньютона, а второй в особенности, тоже сформулированы в полном отрыве от реального хода эксперимента, в котором обязательно присутствовало бы трение, а, следовательно, и невозвратные потери энергии.

Теперь еще раз обратим внимание на то, что в модуле сопротивления заряд играет роль длины, а индуктивность – инертной массы. Это означает, что активную часть модуля сопротивления поставляет поле. То, что заряды движутся, еще не определяет их инерциальных свойств. Но при движении заряд создает магнитное поле, которое, взаимодействуя с полями других движущихся зарядов, образует среду, сопротивляющуюся изменениям ее состояния. И инерциальные ее свойства в равной мере зависят как от количества движущихся зарядов (q), так и от конфигурации создаваемого ими суммарного магнитного поля (L).

Суммируя сказанное, можно сделать вывод, что реальная заряженная частица, состоящая из заряда, сосредоточенного в материальном носителе, должна обладать двумя видами инерции: механической как материальная частица и электромагнитной как носитель заряда. И если понимать массу именно как свойство препятствовать изменению состояния движения, то электрон, как, впрочем, и любая другая заряженная частица, должен обладать как механической массой, т. е. количеством вещества, создающего механическую инерцию, так и электромагнитной массой как свойством движущегося заряда, создающего инерцию электромагнитную. Попытки свести два столь разных явления к одним лишь электромагнитным свойствам заряда есть сильное и неверное упрощение истинного положения вещей.

Часть третья. Волновое уравнение

1. Уравнения Максвелла

В предыдущих разделах нами была убедительно показана применимость выражения для временного интервала к электромагнитным явлениям. Как выяснилось, это выражение сохраняет свою структуру и в случае движения электрических зарядов. Но пока остается невыясненным, будут ли свойства физического времени, которые мы проанализировали уже для движения материальных тел и электрических зарядов, неизменными, если рассматривать распространение электромагнитного поля. Используя теорию Максвелла, выясним для полноты картины, применимо ли выведенное нами выражение для временного интервала к распространению электромагнитных волн. При этом недостатки теории Максвелла, выявленные другими исследователями, в нашем случае не будут учитываться, что не отменяет значимость полученных результатов. Мы пользуемся исключительно тем математическим выражением его теории, которое сложилось к настоящему времени. Для того чтобы выяснить применимость выявленных свойств физического времени для распространения плоской электромагнитной волны, возьмем случай распространения ее вдоль оси X в вакууме.

Для вакуума Тогда на основании дифференциальных уравнений Максвелла можно записать:

где Е – напряженность электрического поля;

Н – индукция магнитного поля;

µ₀ – магнитная постоянная;

ε₀ – электрическая постоянная.

Откуда получим два волновых уравнения:

Как известно, решением этих уравнений являются гармонические волны:

где E_m и H_m – амплитудные значения.

Подставив эти решения в волновые уравнения, получим:

Откуда видно, что

Учитывая это, получим:

Волновой вектор, который входит в эти выражения, определяется через соотношение

где v – фазовая скорость волны.

Отсюда

Так как то

Разделим переменные и проинтегрируем оба этих выражения:

Пусть при

Умножим числитель и знаменатель выражения на x, полагая, как обычно,

получим:

Проверим полученные соотношения на соответствие размерностей в обеих частях уравнения в системе СИ:

Соответствие размерностей не нарушено, значит, соотношения выведены верно.

Поскольку напряженность электрического поля есть сила на единицу заряда, то формально есть эквивалент работы силы, то есть изменения энергии. Соответственно, поскольку индукция магнитного поля есть сила на единицу тока, то есть также эквивалент работы силы, то есть изменения энергии.

Обозначим окончательно получим:

Проанализируем полученные выражения. Прежде всего, мы рассматривали электромагнитную волну с постоянной длиной и амплитудой. Поэтому временной интервал имеет одно и то же значение для любого ее периода. Что касается вида выражения для временного интервала, то непосредственно ясно, что и для электромагнитной волны вид его остается тем же самым, что и для движения тела. Опять мы имеем модуль сопротивления и модуль побуждающей энергии. Но поскольку электромагнитная волна есть колебательный процесс, в котором есть электрическая и магнитная составляющие, то вполне естественно заключить, что в каждом последующем периоде они меняются местами. Как непосредственно видно из полученных выражений для временного интервала, если в начальный момент силу сопротивления процессу поставляет электрическое поле, а энергию, побуждающую процесс к развитию – магнитное, то в следующем периоде уже электрическое поле поставляет побуждающую энергию, а магнитное – силу сопротивления.

Кроме того, рассматривая распространение электромагнитной волны, мы получили новый вид момента инерции – обобщенный момент волновой электромагнитной инерции. Он представлен двумя выражениями: для электрического поля —

для магнитного поля —

Соответственно этому мы имеем, в дополнение к ранее определенным, еще два эквивалента массы (для электромагнитного поля):

Из всего изложенного можно сделать вывод, что выражение для временного интервала справедливо, сохраняет свой вид и свойства и для распространения электромагнитных волн.

Но нужно сделать при этом одно замечание. Здесь мы имеем вид временного интервала, соответствующий движению в среде с сопротивлением. В то же время было принято в качестве начального условия, что рассматриваемая электромагнитная волна не претерпевает поглощение в среде и ее амплитуда не меняется, как не меняется и длина волны. Возникшее противоречие можно объяснить тем, что при выводе волнового уравнения уже заранее, из сторонних условий, использовался только один знак для времени, а значит, и распространение волны лишь в нашей части Вселенной. То есть в одном случае запаздывающие потенциалы были определены отдельно для плюс-времени, а в другом – опережающие – отдельно для минус-времени. Тогда мы сразу получаем уравнение волны в одной части Вселенной с соответствующими особенностями. Или, по-другому, волновое уравнение одного вида описывает отдельно распространение волны в нашем реальном плюс-времени, хоть и без сопротивления, а другого вида – отдельно в минус-времени. При этом опережающие потенциалы не отбрасываются как не имеющие физического смысла, а считаются описывающими распространение волны в минус-времени. Соответственно, корень квадратный и многозначность выражения в этом случае не используются.

Часть четвертая. Квантовая механика

1. Соотношение неопределенностей

Мы уже выяснили, что зависимость для временного интервала пригодна для объяснения свойств времени как в классической механике, так и в электромагнитных явлениях. Для полноты картины необходимо выяснить, можно ли пользоваться подобной зависимостью для характеристики процессов, происходящих в квантованном мире. Заметим только, что и здесь мы не подвергаем критике исходные положения и формулировки законов квантовой механики, а пользуемся теми результатами, которые общеприняты в настоящее время.

Можно заметить, что, согласно теореме Эренфеста, для обобщения основных уравнений классической механики на квантовый случай мы должны в соответствующие классические соотношения подставить средние значения операторов:

Тогда известный нам второй закон Ньютона применим и в случае использования его в квантовой механике. Конечно, в этом случае необходимо учитывать некоторые ограничения, налагаемые квантовыми условиями.

Тем не менее, учитывая их, мы вполне можем уже испытанным способом получить выражение для временного интервала, ничем не отличающееся от полученного из задач классической механики:

Возьмем, наконец, строгую формулировку соотношения неопределенностей, имеющего фундаментальное значение для всей квантовой механики:

Произведя соответствующие преобразования, получим:

Откуда

то есть опять приходим к уже известному выражению для временного интервала:

которое отличается от ранее полученного лишь тем, что в нем употребляются средние значения входящих в него величин.

В конце концов, даже выражение для де-бройлеровской длины волны электрона:

после необходимых преобразований дает

где t – период одного колебания;

l – длина, проходимая электроном за время, соответствующее периоду одного колебания, при скорости электрона – v.

Что формально также совпадает с ранее полученным выражением, хотя вид обобщенного момента инерции здесь несколько необычен, но соответствует физическому смыслу волны Де Бройля.

Таким образом, выражение для временного интервала, полученное из квантовомеханических закономерностей, совпадает по форме и содержанию с первоначальным выражением, полученным из выражений классической механики.

Итак, опираясь на все изложенное, можно сделать вывод, что выражение для временного интервала, проверенное уже для четырех важнейших разделов физической науки, применимо ко всем явлениям, в ней рассматриваемым, с необходимыми для каждого раздела уточнениями.

К этому стоит добавить еще одно небольшое замечание. До сих пор в задачах квантовой механики, так же, как и в других разделах физической теории, повсеместно применялось исключительно Ньютоново абсолютное время. В некоторых случаях – в модификации Эйнштейна, в других – в обычном, немодифицированном, виде. Однако до сих пор никто не озаботился вопросом: имеет ли физический смысл применение времени, генерируемого ходом эталонных часов, в тех задачах, где наблюдаются явления, не укладывающиеся в рамки классических представлений, например, туннельный эффект? Поскольку квантовая механика представляет собой совершенно необычную, резко отличающуюся по описываемым явлениям область физического знания, то логично предположить, что и время, применяемое в ее закономерностях, не должно быть абсолютным и независимым, а, напротив, должно с необходимостью являться функцией других параметров, в нашем случае – функцией инерции и вложенной энергии процесса. При этом опять отметим, что мы не подвергаем критике содержание методов и уравнений самой квантовой механики.

Теперь, когда мы в основном закончили исследование свойств временного интервала самого по себе и переходим к рассмотрению следствий, вытекающих из его существования, нужно заметить следующее. Прежде всего, рассматривая эти следствия, мы находимся в пределах существующей формы научного знания, т. е. знания, в котором применяется абсолютное время, но при более углубленном раскрытии его – времени – внутренних свойств. Это позволяет, с одной стороны, не выходить за рамки существующих уже представлений о свойствах природных явлений, выявленных с применением абсолютного времени, а с другой стороны, получать новые, еще неизвестные особенности этих представлений. Иными словами, оставаясь в рамках традиционной науки, не критикуя существующие ее формы, мы при этом получаем возможность увидеть новые стороны многократно описанных в ней явлений.

Поэтому все дальнейшие выводы относительно различных сторон физических явлений, в основном качественные, делаются исключительно на основании выявленных свойств физического времени.

Речь в нашем случае идет вовсе не о моделировании действительности, используя те или иные, удачные или неудачные, полные или неполные, сложные или простые математические модели, уже предъявленные другими исследователями, – речь идет о непреложных выводах, вытекающих из самого существования и исследованных свойств временного интервала.

Конечно, невозможно сделать многочисленные заключения относительно свойств окружающей нас действительности, не опираясь на совокупность добытых к настоящему времени знаний и представлений, уже нашедших применение в теоретической и экспериментальной практике. Но, пользуясь уже имеющимися устоявшимися представлениями, мы, тем не менее, поскольку выявленные свойства временного интервала считаем очевидными и доказанными, в своих теоретических конструкциях будем исходить в основном из тех положений, которые связаны с настоящим исследованием и вытекают из его результатов.

Те построения иных авторов, положения которых частично совпадают с нашими выводами, получат, таким образом, дополнительные подтверждения. Те из них, которые им (нашим выводам) противоречат, будут отложены для последующего исследования и критики, но в целом дальнейшее рассмотрение следствий из свойств полученной зависимости для временного интервала будет построено на результатах нашего анализа и будет замыкаться на нем в своих основных результатах. При этом мы вовсе не отвергаем и не игнорируем другие способы познания свойств материи, которые считаем равноправными с предложенными здесь, и подвергаем их критике только в той части, в какой они противоречат уже доказанным нами положениям.

И еще следует заметить, что существует устоявшееся мнение, разделявшееся даже такими выдающимися теоретиками, как Фейнман. Оно заключается в том, что описывать явления природы, различать и анализировать связи между ними возможно лишь на языке высокой математики, и никак иначе. При этом считается, что чем более сложным языком описывается явление, тем ближе такое описание к истине. Что касается физического смысла получаемых при этом выражений, то также считается, что ввиду сложности математических построений выразить его в терминах предшествующих стадий теории не представляется возможным и единственным критерием ее правильности становится внутренняя непротиворечивость этих построений. То есть критерии истинности, принятые в математике, неосознанно применяются к оценке физической теории. Но при всей близости методов физика и математика имеют каждая свою специфику. Поэтому мы вовсе не разделяем подобное пристрастие. А, как известно со времен Гёделя, аксиоматическая система не может быть самозамкнутой и, трактуя этот принцип более широким образом, можно сказать, что и истинность положений из самой теории установить невозможно. Нужны иные, внешние критерии. Но, как мы уже наглядно продемонстрировали, потенциал существующих фундаментальных закономерностей еще далеко не исчерпан и, не исчерпав его, переходить к анализу свойств окружающей действительности с помощью сложнейших и неоднозначных построений есть неоправданная затрата сил. Наш же подход имеет то достоинство, что для получения далекоидущих выводов оказалось вполне достаточно элементарной математики, так как основные усилия были направлены на выяснение физического смысла полученных закономерностей и соответствия их реальному положению вещей.

С нашей точки зрения, истинный физический смысл положений теории должен устанавливаться из соответствия этих положений всей системе накопленных к настоящему времени знаний еще до того, как начинается отбор фактического материала и постановка эксперимента.

В дальнейших построениях мы не ставим себе задачи полно и всесторонне описать рассматриваемые явления. Наша задача – сделать необходимые и обязательные выводы относительно свойств реальности, прямо вытекающие из уже доказанных положений, связанных с существованием временного интервала.

Часть пятая. Время Вселенной

1. Встречное время

Убедившись, что полученное выражение для временного интервала имеет в физической науке всеобщее применение, перейдем теперь к следствиям, прямо вытекающим из его существования.

Неожиданным и чрезвычайно важным оказался следующий из свойств временного интервала вывод о существовании двух встречных временных направлений в той реальности, где действует второй закон Ньютона.

По этому поводу необходимо сделать особое замечание. Когда мы выяснили, что время имеет два встречных равноправных потока, это было сделано только для механического движения. Но после того как зависимость для временного интервала была проверена для электромагнитных, волновых и квантовых явлений и было доказано, что вид временного интервала при переходе к ним не меняется, стало возможным распространить утверждение о встречном времени на все возможные во Вселенной процессы, не поступаясь при этом обоснованностью вывода. Рассмотрим основания для утверждения о существовании двух встречных направлений времени более подробно.

В выражении

обе составляющие закономерности: Ĵ – обобщенный момент инерции, который относится к любым видам инерции, и Е – сторонняя вложенная энергия, которая также может относиться к любым видам энергии, соответствующим виду обобщенного момента инерции, – зависят от конкретного вида процесса и представляют собой в случае реального движения функции действительного переменного. Тогда значение временного интервала действительно во всей области его определения. Кроме того, не имея достаточно весомых оснований, мы не можем пренебречь двойным знаком перед корнем. Наличие же двойного знака в выражении для временного интервала приводит к следующему заключению. Время, выражение для которого мы исследуем и которое мы до сей поры рассматривали как скаляр, условно можно представить как внепространственный псевдовектор, направленный в сторону больших значений, у которого изменение знака предполагает смену направления на противоположное. Исходя из этого, мы вынуждены принять и встречные направления временных потоков как бесспорный факт не только теоретически, но и в реальности. Однако можно сделать и иное предположение. Можно предположить, например, что двойной знак в выражении для временного интервала появляется только из-за того, что данная зависимость верна как в случае, когда энергия вкладывается в процесс, так и тогда, когда она извлекается из процесса. Тогда плюс-время соответствовало бы случаю вложения энергии, а минус-время – извлечению ее из процесса. Но подобное предположение вступает в противоречие с самым простым экспериментом. Во время качания маятника потенциальная энергия в течение одного периода два раза вкладывается в процесс и два раза извлекается из него. Между тем все это происходит в одном и том же реальном промежутке времени и никаких различий для этих двух разных этапов процесса со стороны временного интервала не наблюдается. Кроме того, двойной знак перед корнем появился отнюдь не из-за разных форм энергии, участвующих в процессе. Исключительной причиной его появления было присутствие времени в составе второй производной в рассматриваемом законе Ньютона. А это вовсе не случайное обстоятельство. Напротив, вторая производная в этом законе есть следствие фундаментальных свойств пространства (вакуума), в котором происходит движение материальной точки. Именно из-за этих свойств сила, к ней приложенная, вызывает ускорение точки, а не появление у нее определенной скорости. Поэтому логично заключить, что и двойной знак временного интервала также обусловлен фундаментальными свойствами того же пространства. Можно, конечно, предположить, что пространство не участвует в формировании свойств временного интервала, что все свойства и особенности последнего проистекают из свойств того вещества, из которого и составлена материальная точка. Но тогда мы возвращаемся к прежнему Ньютоновому взгляду на абсолютное пространство как на пустое вместилище материальных тел. И происхождение инерциальных свойств у вещества становится при этом загадочным и непостижимым. Напротив, признав пространство материальной субстанцией, со своими особыми свойствами, которые рано или поздно будут выявлены, очень легко объяснить инерциальные свойства материи через взаимодействие с той субстанцией, в которой она существует.

Признав субстанциональность пространства, мы вынуждены будем признать также и то, что существование плюс- и минус-времени также связано со свойствами этого пространства, так как вторая производная по времени появляется во втором законе Ньютона именно из-за них.

Но, говоря о направлениях времени, нужно постоянно помнить, что на самом деле речь идет о течении противоположных с точки зрения направления времени аналогичных процессов, поскольку само по себе время есть просто число, характеризующее длительность единичного процесса.

Полученный вывод о существования минус-времени (встречного времени) позволяет по-новому взглянуть на выдвинутую в свое время гипотезу Г.И. Наана о недираковском антимире. Несмотря на вполне солидные основания для существования такой гипотезы, единственно надежной предпосылкой к ней на момент выдвижения было отсутствие в нашей Вселенной антивещества, из-за чего она осталась незамеченной среди других космологических гипотез. Реальное существование встречного времени тогда невозможно было даже вообразить, и оно вместе с обращенной (вывернутой) метрикой пространства представляло собой непреодолимое препятствие для признания самой возможности существования недираковского антимира. Однако с признанием реальности встречного времени оказалось выполненным и второе условие, необходимое для признания симметричности Вселенной, правильности СРТ – принципа и существования недираковского антимира. Оставшееся условие обращенной метрики можно также представить себе выполненным, если предположить симметрию Вселенной как совместное существование двух ее частей, тем или иным образом отграниченных друг от друга, пространства которых представляют собой зеркальные отражения одного относительно другого. Тогда существование недираковского антимира в представлении Наана получает свое убедительное оправдание. Заодно устраняется еще один парадокс – пространственный, то есть необычайно большое количество случаев киральности, характерное для нашего мира, не имеющих соответствующего симметричного противовеса, который может существовать именно в недираковском антимире.

И если попытаться представить себе существование такого антимира, то реально оно может реализоваться в виде двух возможностей, которые еще предстоит проверить в эксперименте. Первая возможность – это мозаичное сосуществование двух зеркально отраженных частей Вселенной, о чем, собственно, и говорил в своей нобелевской лекции сам Дирак. Мозаичность представляет собой совместное существование в нашей Вселенной областей, в некоторых из которых время течет из нашего прошлого в наше будущее, в других – из нашего будущего в наше прошлое, а пространство зеркально симметрично. Намеком на подобную возможность может служить ячеистая структура Вселенной. Области без звездной материи или с ничтожной ее плотностью могут быть как раз теми, где время течет в другую сторону. Однако, если обратить внимание на строго одинаковый вид плюс- и минус- временных интервалов, такая возможность будет выглядеть гораздо менее вероятной, чем вторая возможность – существование двух встречных Вселенных. С точки зрения этой возможности пространство, в котором время течет встречно по отношению к нашему времени, не наблюдаемо в принципе, так как находится по отношению к нашему пространству как бы за перегородкой, в качестве которой служит граница фазового раздела между веществом и антивеществом. Если не рассматривать пространство в виде односторонней поверхности, то у него, из скольких бы измерений оно ни конструировалось, должна существовать лицевая сторона, в качестве которой может выступать внутренняя поверхность вещества, видимая на границе фазового раздела между веществом и антивеществом, а в качестве изнаночной стороны – внутренняя поверхность антивещества, видимая на той же границе, но с противоположной ее стороны. «Видимый со стороны» можно определить следующим образом. Если наблюдатель, состоящий из вещества, находится в области пространства среди скоплений вещества и полей и наблюдает при этом границу вещества и антивещества изнутри, из вещества, то это и будет граница фазового раздела, видимая со стороны вещества, – лицевая сторона пространства. Если же предположить такого же наблюдателя, но только состоящего из антивещества и наблюдающего со стороны антивещества же границу фазового раздела антивещества и вещества, то это и будет граница фазового раздела, видимая со стороны антивещества, то есть изнаночная сторона пространства. Нормаль к поверхности фазового раздела, направленная в сторону вещества, будет указывать на область плюс-времени, а направленная в сторону антивещества – на область минус-времени. Эти нормали в нашем случае являются коллинеарными в каждой точке, но направленными в разные стороны относительно границы раздела. При такой конструкции Вселенной все условия СРТ-принципа оказываются выполненными для движения любых элементарных частиц и не только. Симметричными оказываются также и все происходящие в обеих частях Вселенной процессы. Возможно, математики со временем подберут, если уже не подобрали, соответствующую модель для описания такого рода устройства мира. Не исключено также, что во Вселенной одновременно существует мозаичность и симметричность встречных частей в различных пространственных сочетаниях. То есть при общей симметричности могут существовать области с минус-временем в нашей части Вселенной и подобные же области – в антивселенной.

Что касается взаимодействия симметричных друг другу частей Вселенной, то между веществом, находящимся, с нашей точки зрения, в нормальном пространстве, и антивеществом, находящимся в инвертированном пространстве, должна существовать область перехода. Эта область, независимо от ее протяженности (от условно нулевой до условно бесконечной), и представляет собой границу взаимодействия Вселенной и Антивселенной. Не задаваясь вопросом, что конкретно происходит на той стороне, насколько далеко заходит симметрия процессов, протекающих по обеим сторонам границы раздела, мы можем только констатировать, что свойства вакуума, которые мы прогнозируем и должны изучать, определяются в том числе и границей взаимодействия Вселенной и Антивселенной. И эти свойства должны соответствовать друг другу как с нашей стороны, так и со стороны недираковского антимира. А в предполагаемой переходной области неизбежно должны существовать необычные условия с точки зрения, как свойств пространства, так и свойств времени, что, в свою очередь, дает надежду на возможность перемещения на большие расстояния без гигантской затраты времени и энергии.

Можно задать себе еще один вопрос: как должны соотноситься между собой темп плюс-времени и темп минус-времени? Равны ли они между собой для одинаковых процессов или заметно различаются? Но если снова обратить внимание на то, что знакопеременным для временного интервала является одно и то же выражение, необходимо признать, что темп плюс-времени должен совпадать с темпом минус-времени для идентичных процессов.

Итак, можно предположить, что наше время находится на лицевой стороне пространства, а минус-время – на изнаночной стороне. Тогда без специальных усилий мы не можем наблюдать Вселенную, находящуюся на изнаночной стороне, так как инверсия пространства вместе с инверсией времени создают надежную изоляцию между симметричными частями Вселенной.

Однако можно также предположить, что, затратив большую энергию, удастся преодолеть границу раздела и получить доступ к Антивселенной, где время течет в другую сторону. Предпосылкой для этого служит то соображение, что положительная энергия, присутствующая на лицевой стороне, является отрицательной по отношению к энергии, присутствующей на изнаночной стороне, и наоборот. Поэтому закачивание в вакуум положительной энергии может представлять собой сообщение частицам встречной Вселенной дополнительной отрицательной энергии, которая позволит им перейти в наш мир, открыв для нас некое «окно доступа» в антимир.

Форма воздействия и величина порога этой энергии могут быть найдены лишь после глубокого изучения границы раздела и свойств инвертированного пространства, но несомненно, что способ доступа к Антивселенной возможен при нашем теперешнем уровне знаний именно с помощью «проламывания» границы раздела. Не исключено также, что естественные процессы, происходящие в нашем мире, в которых выделяется большое количество энергии в малом объеме, как, например, при мощных атмосферных разрядах, провоцируют контакт между симметричными Вселенными, протекающий короткое время и в ограниченной области, генерируя при этом различные необъяснимые пока феномены. Это предположение, сделанное около 2010 года, было подтверждено в 2015 году (см. Приложение №3).

Какая из двух возможностей реально существует во Вселенной, реализуются ли они обе одновременно, и есть ли другие возможности, могут показать только прямые эксперименты, подобные тем, которые проводятся на европейском коллайдере. Но в любом случае у пространства в целом из-за существования минус-времени и сопряженного с ним инвертированного пространства должно с необходимостью наблюдаться дополнительное свойство – пространство в нашем мире и пространство в недираковском антимире должны быть взаимно анизотропными. Это означает, что в общем случае любая функция, зависящая от скорости, должна иметь разные значения при изменении направления движения на противоположное, как для нашего пространства, так и для его инвертированного аналога при движении по и против нормали к границе раздела. Первые намеки на это свойство пространства проявились в так называемом эффекте Шноля. В нем наглядно проявилось анизотропность пространства и наличие в нем выделенных направлений. И, несмотря на то, что отличие инвертированного пространства от неинвертированного еще предстоит исследовать, об этой особенности пространства нашей Вселенной мы можем говорить уже вполне определенно. Поскольку нормали к поверхности раздела направлены в разные стороны, движения по и против такой нормали в одном из сопряженных пространств должны отличаться с необходимостью.

По поводу экспериментов на коллайдере необходимо только заметить, что при исследовании вакуума привычные способы получения нового знания повышением энергии разгоняемых частиц вместо прояснения его свойств могут лишь безнадежно усложнить всю ситуацию. И в самом деле, при столкновении частиц в ускорителях действительно происходит энергичное воздействие на вакуум через резкую остановку движущейся частицы на частице-мишени или на такой же частице во встречных пучках. Отрицательное нелинейное ускорение большой величины, появляющееся в момент удара, несомненно, производит на вакуум самостоятельное и заметное воздействие. Вакуум как бы находится в этот момент между молотом, которым является движущаяся частица, и наковальней, которую представляет собой частица-мишень. Но все эффекты от воздействия тормозящейся массы на вакуум тонут среди большого количества побочных эффектов от разрушения сталкивающихся частиц, от появления многочисленных и непредсказуемых побочных следствий разрушения вещества. В конечном итоге лишь малая часть тех гигантских энергий, которые достижимы на современных ускорителях, расходуется на взаимодействие массы с вакуумом – вся остальная энергия уходит на разрушение материи. Чтобы исключить помехи со стороны сталкивающихся частиц, можно попытаться обратить эксперимент, вовсе исключив частицу-мишень, и попытаться передать вакууму большую энергию лишь через наращивание и экспоненциальный рост ускорения разгоняемой частицы либо, наоборот, путем торможения тяжелых заряженных частиц с высокими энергиями в электрическом или магнитном поле. Не исключено, что при превышении некоего порога энергия, воздействующая при этом на вакуум, как раз и сможет пробить то самое «окно», которое откроет доступ к встречной Вселенной с противоположно направленным ходом времени. И хотя до сих пор никто из экспериментаторов еще не пытался найти реальные проявления встречного времени, несомненно следующее:

встречное время есть неизбежное следствие фундаментальных свойств пространства, выраженных вторым законом Ньютона и зависимостью для временного интервала.

Поскольку форма зависимости одна и та же как для классической механики, так и для электромагнитных явлений, волновых процессов и квантовой механики и двойной знак у значения временного интервала присутствует с неизбежностью во всех этих случаях, то реальное существование плюс- и минус-времени для процессов, происходящих в нашей Вселенной, можно считать обоснованным. Формы же существования минус-времени, приведенные выше, нужно считать пока лишь предположительными. Фундаментальная задача, следовательно, заключается в том, чтобы на практике обнаружить условия проявления минус-времени в нашем плюс-времени или условия, при которых мы можем получить доступ к минус-времени. С этой точки зрения весьма перспективными представляются наблюдения и тщательный анализ всех возможных случаев нарушения четности или в общем смысле анализ всех известных нарушений симметрии и условий их осуществления как результата взаимодействия процессов в нашей части Вселенной с процессами в Антивселенной через границу фазового раздела.

Кроме того, поскольку существование симметричных частей Вселенной описанного нами типа предполагает совершенно иную, чем существующая, космологию, то многочисленные факты необъяснимо больших высвобождений энергии в космических процессах могут получить свое простое объяснение как факты взаимодействия нашего мира и антимира в необычных условиях, создающихся при эволюции звездной материи.

2. Время и гравитация

Встречное направление времени вкупе с возможностью существования встречной Антивселенной имеют дополнительные любопытные следствия. К таким следствиям относится преодоление гравитационного парадокса. Под этим парадоксом в нашем исследовании, в отличие от общепринятого, понимается нарушение симметрии в области действия закона всемирного тяготения. Этот закон, который мы вначале исключили из рассмотрения ввиду его стационарности, в общем смысле также имеет отношение к проблеме времени.

В формулировке Ньютона

закон тяготения предполагает однородность всех масс Вселенной относительно их действия друг на друга. Другими словами, в нашей части Вселенной, где бы мы ни находились и какие бы массы мы ни наблюдали, везде мы найдем лишь притяжение между ними. Такая ситуация вследствие ее привычности и всеобщности не кажется нам чем-либо примечательной. Между тем полное и абсолютное отсутствие в нашем окружении отталкивающихся масс должно быть признано не меньшим парадоксом, чем отсутствие в нашей части Вселенной антивещества. Если Вселенная в общем смысле симметрична и состоит из двух взаимно дополняющих друг друга частей, одна из которых есть вещество, плюс-время и пространство, а вторая – антивещество, минус-время и инвертированное пространство, то существование одного типа гравитационного взаимодействия – притяжения – должно с необходимостью дополняться симметричным его типом – отталкиванием взаимодействующих масс. Чтобы понять, как найти этот тип взаимодействия, нужно рассмотреть некоторые аналогии между давно известными закономерностями. Для этого возьмем аналогии:

Из сопоставления первых двух уравнений видно, что взаимодействие масс в законе всемирного тяготения происходит в точности так же, как зарядов в законе Кулона. То есть масса, как ранее уже было отмечено, здесь играет роль некоего «заряда», хотя и с большим различием в величине взаимодействия. С другой стороны, из сравнения двух следующих закономерностей можно понять, что масса, кроме того, выполняет функцию величины взаимодействия этого «заряда» с некоей средой, которой можно приписать квазиполевые свойства. Но в природе есть два типа зарядов и два типа взаимодействий. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные притягиваются. Как это происходит и что такое заряд сам по себе, мы пока объяснить достаточно определенно не в состоянии. Собственно, заряд есть свойство, характеристика вещества. Причем свойство, обозначающее единственную наблюдаемую способность, а именно способность притягиваться или отталкиваться, т. е. существование соответствующих сил. Приписываемый этому свойству положительный или отрицательный знак служит лишь для различения направленности самого действия и более ни для чего. С гравитационным взаимодействием дело должно, в силу формального сходства рассмотренных законов, с необходимостью обстоять так же, как и с электрическим. Если принять, что масса в нем представляет собой величину гравитационного «заряда», то очевидно, что этот «заряд» также должен иметь оба знака с тем различием, что одноименные гравитационные «заряды» должны притягиваться, а разноименные – отталкиваться, поскольку у вещества и антивещества предполагаются гравитационные «заряды» разного знака. В нашей части Вселенной все гравитационные массы притягиваются. И в Антивселенной все гравитационные массы должны вести себя подобным же образом. Но вследствие гравитационной симметрии, когда мы берем массу вещества и помещаем его вблизи массы антивещества, эти два вида масс, имеющих разные знаки гравитационных «зарядов», должны с необходимостью отталкиваться. Устойчивость конструкции из двух отграниченных частей Вселенной должна обеспечиваться именно этим свойством находящихся во Вселенной масс.

Взаимное отталкивание вещества и антивещества вместе с инверсией пространства и времени есть как раз то необходимое условие, которое и обеспечивает длительное существование симметричной Вселенной.

Заметим по этому поводу, что вещество в нашей части Вселенной и антивещество во встречной ее части в целом электронейтрально с достаточно высокой степенью точности. По этой причине кулоновское взаимодействие между ними отсутствует, а гравитационное, напротив, может существовать. И закон всемирного тяготения приобретает следующий симметричный вид:

где знак плюс характеризует взаимодействие вещества с веществом (антивещества с антивеществом), а знак минус – вещества с антивеществом (антивещества с веществом). Кроме того, поскольку мы считаем, что взаимодействие двух частей Вселенной происходит через границу раздела, то многие наблюдаемые космогонические феномены, например, «темная энергия» и «темная материя», локальная энергия вакуума и другие, получают в этом случае свое естественное и понятное объяснение как феномены такой границы раздела. Так как взаимодействие отталкивающихся частей Вселенной происходит в любой из ее точек, то расширение нашей части Вселенной также становится понятным и объяснимым.

Экспериментально проверить наличие отталкивания материи от антиматерии вполне под силу современной экспериментальной технике. Но нужно учитывать, что гравитационное и электромагнитное взаимодействия различаются по величине в 10⁴⁵ раз, поэтому невозможно проводить эксперимент с отдельными античастицами, сближая их с соответствующими частицами, так как наличие всего двух элементарных зарядов разного знака перекроет весь гравитационный эффект от взаимодействия заметного количества вещества и антивещества.

Для четкого определения величины гравитационного отталкивания необходимо оперировать с электрически нейтральным объемом антивещества, наблюдая его взаимодействие с аналогичным объемом соответствующего вещества, что, в настоящее время хотя и требует значительных усилий, но, тем не менее, вполне осуществимо. Даже один опыт такого рода способен подтвердить или опровергнуть гипотезу Эйнштейна о причине тяготения как результате искривления пространства.

Итак, признавая реальное существование двух типов гравитационных зарядов, можно также предположить, что инерциальные свойства массы, кроме всего прочего, представляют собой еще и локальное проявление взаимодействия мира и антимира. Реализуются эти взаимодействия, как мы уже показывали, через фазовую границу раздела, а именно через каждую точку этого раздела. Гипотеза Маха о причине инерции получает, таким образом, новое, неожиданное звучание.

В заключение нужно сделать еще одно замечание относительно влияния силы гравитационного воздействия на ход времени, что часто трактуется во всякого рода околонаучных рассуждениях и используется авторами различных фантастических романов. Поскольку физический смысл времени, как мы уже выяснили, заключается в развитии единичного процесса с внутренним сопротивлением этому развитию, то можно определить и влияние гравитации на ход времени следующим образом: если величина вложенной в процесс энергии либо сопротивления развитию процесса изменятся под влиянием гравитации, то ход времени, генерируемого таким процессом, неизбежно будет меняться. В противном случае гравитация не будет менять ни вид, ни продолжительность генерируемого процессом времени.

3. Время и энергия

В знаменитой работе Козырева «Время как физическое явление» есть следующие слова: «Для Земли же это творческое начало, которое несет время, приходит потоком лучистой энергии Солнца». Таким иносказательным образом постулируется превращение времени в энергию. Поскольку сейчас энергия есть краеугольный камень нашей цивилизации, обойти молчанием заявление Козырева нет никакой возможности.

Для того чтобы не утонуть в деталях, вернемся еще раз к свойствам временного интервала и времени как такового. Как мы уже подробно выяснили, реальным существованием обладает лишь элементарный процесс. На элементарном уровне во Вселенной нет более ничего, кроме элементарного процесса, и сама Вселенная есть не что иное, как объединение элементарных процессов в бесчисленное количество согласованных противостоящих, параллельных, налагающихся, встречных, разнонаправленных, совпадающих или независимых ансамблей таких процессов. И у каждого процесса есть определенная длительность, характерная только для него.

Эта длительность, выраженная числом, и есть то время, о котором говорит Козырев. То есть, время есть мера, есть число, характеризующее продолжительность процесса. Времени, существующего самостоятельно, в виде материальной сущности, в реальности не бывает.

Реально существует только продолжительность конкретного процесса и развитие процесса в течение этой продолжительности. Время же есть числовая характеристика процесса, как скорость, например, есть числовая характеристика движения. С любой точки зрения выражение «скорость составляет 40 км/ч» является бессмыслицей до тех пор, пока не сказано, какому движению принадлежит эта скорость, пока не назван процесс. Попытка извлечь энергию из числового значения скорости, то есть из выражения «скорость составляет 40 км/ч» или просто «40 км/ч», даже для самого изощренного эзотерика представится полным абсурдом. Зато извлечь энергию из движения автомобиля вполне возможно. Достаточно нажать на педаль тормоза. Ситуация с извлечением энергии из времени аналогична ситуации с извлечением энергии из скорости. Попробуйте извлечь ее из выражения «пять часов времени». Поскольку время есть всего лишь число, толку от этой процедуры будет столько же, сколько его будет в описанном случае для скорости. Чтобы получить «энергию из времени», необходимо назвать процесс, который это время генерирует. Например, «нагретая докрасна металлическая болванка остынет до комнатной температуры за пять часов». В этом случае мы не только можем подсчитать количество энергии, которую отдаст болванка, но можем даже использовать эту энергию, опустив болванку в холодную воду, например. Поэтому всякие рассуждения на тему «энергия из времени» есть чистейшей воды заблуждение. Тем более что отсутствие в реальности независимого всеобщего времени полностью снимает все разговоры на эту тему.

Но Козырев был, несомненно, талантливым ученым, поэтому любопытно было бы понять, каким образом он пришел к такому заблуждению. К нашему удовлетворению, он сам описал этот процесс. В той же статье он пишет: «Поэтому совершенно естественно полагать, что ось собственного времени iCt не всегда является пустой и у времени могут быть и физические свойства».

К несчастью, Козырев был поклонником Минковского и разделял взгляд последнего на четырехмерие как на реальность, существующую в действительности.

Нами уже было высказано мнение, что четырехмерие есть всего лишь абстракция, существующая в нашем сознании, что это удобная математическая модель, удачно описывающая некоторые свойства реального мира, но ни в коем случае к нему не сводящаяся. Позже мы обоснуем это мнение развернуто и подробно.

Пример Козырева наглядно демонстрирует, как в науке раз принятая неверная точка зрения впоследствии порождает нелепость за нелепостью и, в конце концов, заводит все исследование в тупик.

Козырев считал, что четырехмерие Минковского действительно существует в реальности. У него даже есть статья «Астрономическое доказательство реальности четырехмерной геометрии Минковского». Отсюда он выводил материальность времени как такового и приписывал ему реально измеримые физические свойства. Между тем в своих изысканиях он действительно натолкнулся на нечто, что лежит за пределами современного знания. И совершенно неважно, что его опыты проводились на примитивном уровне, а погрешность измерений превышала сами измеряемые величины. Универсального объяснения наблюдаемым им феноменам пока не выдвинул никто. Отнеси он эти феномены к менее фундаментальным свойствам мироздания, назови разыскиваемую им субстанцию любым другим названием, а не временем – по его следам пошло бы множество исследователей, которые исправили бы его систематические ошибки и довели точность экспериментов до удовлетворительного уровня. Но Козырев связал свои исследования исключительно со свойствами времени и тем самым фактически обрек их на судьбу странных чудачеств талантливого ученого.

Итак, изыски Козырева по поводу превращения «хода» времени в энергию есть иллюзия, заблуждение. Но если мы возьмем выражение для временного интервала, на основании которого мы пришли к такому выводу, то увидим, что здесь также существует не меньшая опасность впасть в то же заблуждение:

Преобразуем его:

Получим выражение для энергии как функции квадрата времени и обобщенного момента инерции.

Но нужно помнить, что E – это вложнная в процесс энергия, что даже когда она извлекается из процесса, используя его инерциальность (для механического движения), то берется не из времени, а из того источника, из которого ранее была вложена в процесс. Стоит это на секунду забыть, как мы можем впасть в то же заблуждение, что и Козырев, посчитав, что нашли способ извлечения энергии из времени. Но в любой процесс энергия вкладывается из сторонних источников, только тогда процесс начинает развиваться – поэтому не может быть и речи о получении ее из времени.

Заметим особо, что даже когда кажется, что энергия, движущая процесс, генерируется в ходе самого процесса, при горении, развитии цепной реакции, например, то нужно иметь в виду, что движет отдельные элементарные процессы, из которых слагается то же горение, энергия, которая ранее уже была запасена в строении участвующих в горении веществ, т. е. сторонняя энергия.

Поэтому по совокупности рассмотренных условий теоретическая невозможность использования времени для получения энергии может считаться твердо установленной.

Однако если мы обратим свое внимание на сами процессы, то увидим, что эта невозможность не абсолютна, по крайней мере, гипотетически. Противоположная направленность временных потоков вкупе с зарядовой и пространственной инверсией, открывающих возможность существования Антивселенной, оставляет надежду, что при взаимном контакте двух симметричных половин Вселенной через небольшую и строго ограниченную пространственно область контакта, возможно будет осуществить получение неограниченного количества энергии в течение длительного, почти бесконечного времени.

Иными словами, если, затратив некоторое достаточно большое количество энергии, «пробить» канал из нашего времени к процессам, текущим встречно, то за счет взаимной аннигиляции вещества и антивещества, а, может быть, также пространства и инвертированного пространства, можно будет получать любое количество энергии, как во Вселенной, так и в Антивселенной. Задача будет заключаться лишь в удержании процесса аннигиляции в жестких пространственных и количественных рамках.

Образно говоря,

если «сжечь» ничтожно малое по вселенским масштабам количество вещества, совместив мир и антимир, либо «пробив» отверстие в антимир, то вполне вероятно получить любое количество энергии, как для мира, так и для антимира, если научиться удерживать процесс аннигиляции на определенном уровне.

А если учесть, что место контакта может быть произвольным, да и размер его для получения заметных количеств энергии ничтожен, перспективность такого рода вечных источников энергии может быть вне конкуренции.

Не исключено также, что, как уже было сказано, изоляция между двумя Вселенными при некоторых условиях, существующих в природе, иногда прорывается и мы наблюдаем выделение энергии, связанное с этим процессом там, где его по существующим представлениям быть не может, например, в так называемых «белых дырах» или в грандиозных атмосферных явлениях. Конечно, задача получения энергии подобным образом вовсе не проста. И в первую очередь потому, что придется исследовать свойства инвертированного пространства и минус-времени. Но, как показывает практика, если какая-либо физическая или техническая задача поставлена ходом поступательного развития человечества, тем же самым ходом она рано или поздно будет решена.

И чтобы закончить анализ соотносительности времени и энергии в теории Козырева, обратим внимание, что у него есть понятие «плотность времени», оперируя которым, он объясняет разнообразные физические явления, в том числе и уменьшение энтропии в физических системах, а также способы получения энергии из времени. Вводится плотность времени через усиление активности времени. Это можно понять не только просто как увеличение силы воздействия времени на процессы, но и как увеличение количества времени в единице объема, так как одновременно описывается увеличение количества процессов в этом объеме. И если против количества времени нет возражений – это просто продолжительность временного интервала (интервалов), то относить его к объему пространства без указания на те процессы, которым эта продолжительность принадлежит, представляется все тем же заблуждением, поскольку именно процессы сообщают пространству то количество времени, о котором идет речь. То есть речь может идти в первую очередь о количестве процессов в единице объема, а уж потом о количестве времени, в котором они существуют.

Таким образом, неверная исходная предпосылка, выведенная из некритически воспринятых построений Минковского, дала впоследствии в трудах Козырева массу ложных результатов, подтвердить правильность которых он безуспешно пытался всю оставшуюся жизнь.

4. Мнимое время

Когда мы приступали к анализу свойств зависимости для временного интервала, было отмечено, что подкоренное выражение должно быть сугубо положительным, чтобы описать значение времени, по крайней мере, одну из его ветвей, наблюдаемое в реальности. Но когда мы вышли за рамки классической механики, в которой отрицательные масса и энергия не используются, появилась необходимость рассмотреть и случай с отрицательным подкоренным выражением:

Поскольку проходимая телом длина стоит здесь во второй степени, то ее квадрат в любом случае положителен. Значит, речь может идти либо об отрицательной массе, либо об отрицательной энергии.

Возьмем для определенности, что масса в нашем случае отрицательна. Тогда энергия должна быть положительна, а это наводит на мысль, что процесс, продолжительность которого определяется таким образом, должен представлять собой движение, происходящее со стороны минус-времени, энергия в которое вкладывается из плюс-времени, если принять для временного интервала знак плюс перед корнем или, наоборот, если принять знак минус:

или

Если, напротив, отрицательный знак принять у энергии, то, скорее всего, такое движение будет происходить в плюс-времени, но энергия для него будет поступать из минус-времени для положительного знака перед радикалом и наоборот – для отрицательного:

Если рассматривать случай, когда одновременно и масса, и энергия являются отрицательными, то подкоренное выражение по-прежнему будет положительным, что можно истолковать как движение, происходящее в минус-времени, но идущее, тем не менее, в плюс-временную сторону, или, наоборот, в зависимости от принятого знака, то есть движение, происходящее на стороне, где время движется из нашего будущего в наше прошлое, но само происходящее из нашего прошлого в наше будущее.

В общем же случае время может иметь комплексный характер:

и употребляться для описания процессов, затрагивающих не только плюс-временную сторону, но одновременно и минус-временную сторону.

Несмотря на то, что использование комплексного времени в некоторых случаях будет более чем желательно, а иногда и единственно возможно, необходимо помнить, что поскольку время есть число, то его применение в комплексном виде оправдано не более и не менее чем применение любого другого комплексного числа. То есть, характеризуя процессы, происходящие в реальном мире, комплексное время само не является реально существующим и, представляя собой удобный или наглядный способ описания протекающих в действительности процессов, требует для выяснения их сущности, как правило, нескольких последовательных интерпретаций.

5. «Машина времени»

Когда мы говорим о времени, есть еще один вопрос, который точно так же невозможно обойти молчанием, – на этот раз из-за жгучего интереса, вызываемого им как среди неподготовленных читателей, так и среди в высшей степени подготовленных критиков. Речь, конечно же, идет о проблеме перемещения во времени, то есть о пресловутой «машине времени».

Когда наши представления о времени ограничиваются Ньютоновой концепцией некоей псевдоматериальной субстанции, которая «течет» в сторону больших значений, то есть будущего, увлекая своим «течением» всю известную нам материю, то вполне логично представить себе и некий механизм, сопряженный с процессом, в котором затрачивается некая порция энергии и который позволяет перемещаться по «реке времени» либо по течению (в будущее), либо против течения (в прошлое), произвольно выбирая место для остановки. Начиная с Уэллса, ставшего крёстным отцом и термина, и самой проблемы, и кончая какой-нибудь грандиозной фантастической сагой, речь всегда идет о перемещении как в прошлое, так и в будущее самого наблюдателя во плоти, либо, в крайнем случае, его сознания. Но проблема недаром отдана на откуп фантастам, потому что, начиная обсуждение самой возможности перемещения во времени, мы вступаем на весьма зыбкую почву предположений и гипотез, проверить которые в настоящее время нет никакой возможности. Но, тем не менее, необходимость высказать на этот счет некоторые общие соображения имеется, и пренебрегать ею, вследствие упомянутых уже причин, было бы также неосновательно.

И прежде чем заявить что-нибудь определенное по самой сути проблемы, нужно ответить на один очень простой, но весьма трудный для детального объяснения вопрос: каким образом при отсутствии в реальности всеобщей «реки времени» мир, окружающий нас, в одностороннем порядке движется из нашего прошлого в наше будущее? Каким образом картина всеобщего движения во времени только в одну сторону складывается, как мы уже не раз отмечали, из совокупности единичных временных интервалов?

Кроме того, нужно еще отметить, что до сих пор мы имели выражение для временного интервала лишь для некоторых простых случаев. Экстраполяция найденной зависимости на все возможные процессы, тем не менее, имела под собой веские основания, поэтому, когда мы переходим к объяснению всеобщего хода времени в реальности, мы вынуждены признать, что все без исключения временные интервалы происходящих единичных процессов, в том числе и идущих в окружающем нас мире, а также в нас самих, подчиняются тем же закономерностям, которые мы исследовали на простых случаях, с необходимыми коррекциями, соответствующими как уровню материи, который мы рассматриваем, так и конкретным условиям, в которых протекает процесс. Главное, что необходимо сохранить в понимании бесчисленного количества разновидностей процессов – химических, физических, механических, электромагнитных и других, составляющих окружающий нас мир, – так это то, что природа физического времени для любого единичного процесса одинакова и заключается в противоборстве сил сопротивления изменениям в процессе, т. е. инерции процесса в широком смысле и вложенной в процесс сторонней энергии.

При таком подходе, несмотря на различия в конкретных формах зависимости для интервала, общий смысл происходящих процессов не будет потерян при любых проявлениях конкретной реальности. И все же, прежде чем приступить к ответу на поставленные в начале раздела вопросы, нужно еще раз посмотреть, как в концепции, использующей для нужд различных ответвлений науки абсолютное время, трактуется его односторонний ход. К своему изумлению, всякий, кто попытается в этом разобраться, обнаружит, что никак не трактуется! Однонаправленность абсолютного времени вводится аксиоматически перед лицом неопровержимых фактов обычной бытовой практики, и это все! А далее это его свойство объявляется величайшей загадкой времени и романтически описывается как «стрела времени», «река времени» и т. д. Исследователи до сих пор «ломают копья», пытаясь разрешить основной вопрос однонаправленности: если она определяется из некоего наблюдаемого свойства Вселенной, например ее расширения, как у Эддингтона, или из-за стремления к равновесному состоянию, как у Больцмана, то каким образом каждый из бесчисленных процессов или явлений, даже не имеющий в локальном смысле отношения к этому свойству, будет, тем не менее, информирован о нем и подчинит его действию направление своего развития?

Отсюда видно, что вопрос происхождения однонаправленности в пределах концепции абсолютного времени принципиально неразрешим. Так же, как неразрешим вопрос Т-инвариантности физических законов.

Но мы уже видели, как при переходе к временному интервалу Т-инвариантность получает свое простое объяснение, и, как мы ниже увидим, однонаправленность времени также имеет свое обоснование в самой природе временного интервала. И в самом деле, вернемся снова к зависимости, полученной нами из второго закона Ньютона, и запишем ее в следующем виде:

примем, что здесь Ĵ_общ − обобщенный момент инерции для любого процесса, а E_общ − любая вкладываемая или извлекаемая из процесса энергия.

Заметим еще и следующее: данная зависимость относится к каждому акту движения, к каждому единичному процессу, и коль скоро процесс имеет длительность, для его осуществления требуется расходование энергии. Если идет процесс сообщения энергии какому-либо телу, например, увеличение его скорости, то нужна внешняя (сторонняя) сила, работа которой и сообщает ему эту энергию. Если, наоборот, энергия извлекается из движения тела, то опять нужна внешняя (сторонняя) сила, на преодоление работы которой тратится эта энергия. В любом случае при течении процесса, из внешнего по отношению к нему источника энергия извлекается либо тратится в нем, переходя в другие виды энергии. Если процесс происходит чисто инерциально, то сторонняя энергия при остановке процесса вся целиком может быть изъята из него. Но даже при этом совсем не обязательно она вернется к тому источнику, из которого была извлечена для участия в процессе. Например, энергия движения планетезималей при их столкновении не возвращается к тем процессам, которые привели к их возникновению и движению, а выделяется в виде тепловой энергии разогрева образовавшегося нового небесного тела. Еще более усугубляет процесс затраты энергии то обстоятельство, что любой реальный процесс происходит не чисто инерциально, а с обязательной безвозвратной потерей части энергии, иногда значительной, которая уходит из процесса вследствие реальных, а не только инерциальных сил сопротивления. Даже простое падение тела в атмосфере сопровождается обязательной затратой некоторой доли ее на перемешивание и нагрев слоев воздуха.

Таким образом, любой реальный процесс, имеющий реальную продолжительность, требует для своего осуществления затраты сторонней энергии.

Эта энергия безвозвратно расходуется в процессе либо в течение временного интервала, либо по его завершении. И каждый единичный процесс приводит к увеличению энтропии своего окружения за счет безвозвратных потерь энергии, затрачиваемых на преодоление реальных сил сопротивления процессу. Подчеркнем, что эта ситуация относится к любому процессу, протекающему в действительности, и нет ни одного реального процесса, даже в виде исключения, где бы энергия, полученная из стороннего источника, не расходовалась бы некоторой своей частью безвозвратно, переходя в другие процессы и другие формы.

Даже когда происходят на первый взгляд спонтанные процессы, например, распад ядер или испускание ими частиц, на это все равно расходуется сторонняя энергия, до того запасенная в ядре. И даже когда в результате процесса высвобождается энергии больше, чем вложено, та ее часть, которая была затрачена на инициацию высвобождения, частично безвозвратно уходит из него, а дополнительная энергия получается за счет высвобождения ранее вложенной энергии.

Предположим, мы имеем реакцию с большим выходом энергии, т. е. процесс, в котором выделяется энергии гораздо больше, чем в процессах, протекающих в недалеком окружении и для которых высказанное утверждение не нуждается в дополнительных разъяснениях. Однако процессы, при которых энергии выделяется на много порядков больше, чем нужно затратить на их инициацию, казалось бы, нарушают принцип, при котором часть энергии тратится в процессе безвозвратно. Например, при делении ядра урана. Но заметим, что нейтрон, чтобы попасть в ядро урана и вызвать его деление, должен обладать некоторой, пусть и несравнимо меньшей, энергией. При этом некоторой своей частью она неизбежно расходуется в процессе инициации данной реакции. Инициация реакции деления, с другой стороны, есть высвобождение сторонней энергии, уже заключенной в ядре. Кроме того, разлетающиеся осколки тратят энергию, которой обладают, в других, сопутствующих делению ядра процессах, в свою очередь, инициируя их и тратя на эту инициацию часть приносимой энергии.

Возьмем теперь самопроизвольное испускание ядром радиоактивного элемента частиц либо гамма-квантов, также обладающих заметной энергией. Общий принцип и в этом случае не нарушается: некая сторонняя энергия вкладывается в ядро еще при его образовании, и в результате этого позже происходит радиоактивный распад. И лишь потому, что мы пока не можем достаточно подробно описать процессы, происходящие при этом в ядре, мы не можем указать вид этой сторонней энергии и способ ее вложения в процесс. Но то, что часть ее точно так же тратится при этом безвозвратно, можно утверждать, даже не зная ни вида этой энергии, ни способа инициации процесса радиоактивного распада.

Но для строгости выводов необходимо ограничить область рассмотрения явлений и отметить, что всё, касающееся процессов самих по себе, то есть, почему они так организованы, почему для их протекания необходима сторонняя энергия, откуда она берется и откуда берется сопротивление изменениям, происходящим в течение длительности процесса, на нашем уровне исследования принципиально не рассматривается. Как не рассматривается и начальное происхождение энергии, которая видоизменяется в многочисленных процессах, протекающих во Вселенной.

Ньютон по подобному поводу говорил, что «гипотез не измышляет». Тем самым вопрос о происхождении времени переносится в совершенно другую область исследования и при желании в трудах Брюссельской школы можно найти немало интересного за пределами обозначенных здесь ограничений.

Итак, при принятых естественных допущениях любой физический процесс, имеющий реальную продолжительность, требует для своего осуществления вложения энергии из стороннего источника, часть которой может безвозвратно уходить из процесса (переходя в другие виды энергии) уже во время его развития.

А это означает, что процесс может идти только однонаправленно. Если энергия не вложена, процесс не начинается; если энергия израсходована или изъята из процесса, он заканчивается. И ход его возможен только по направлению от вложения энергии к ее расходованию, если рассматривать реальный, протекающий в реальном мире процесс. А направление хода совокупности всех процессов как раз и определяет собой направление «хода» времени. Иными словами, те свойства физической реальности, в которой мы существуем, определяющие форму и способ действия второго закона Ньютона, определяют также и однонаправленность «хода» времени в нашем мире, имея к нему в качестве дополнения встречное время, о котором уже говорилось. Отсюда видно, что перемещаться в обратную сторону, против направления расходования энергии, невозможно. Предположив подобное, мы постулируем получение энергии того же вида из процесса ее расходования, что абсурдно.

А теперь можно ответить на поставленные в начале раздела вопросы. Как мы выяснили, поскольку любой процесс, если принять предложенную выше экстраполяцию, требует для своего осуществления вложения энергии, значит, все без исключения реальные процессы требуют для себя того же. И если они имеют реальную продолжительность, то заканчиваются, когда эта энергия израсходована или извлечена. Даже если идет процесс с высвобождением энергии, то, во-первых, потенциальная возможность ее извлечения становится меньше с каждой извлеченной порцией, а, во-вторых, извлекаемая энергия обязательно тратится в каком-нибудь другом стороннем процессе. Кроме того, сопротивление развитию процесса тут тоже присутствует. А это значит, что все без исключения процессы в нашем мире идут строго в одну сторону: от вложения энергии к ее расходованию.

Что и воспринимается нами как однонаправленный всеобщий «ход» времени из нашего прошлого в наше будущее.

Теперь необходимо ответить еще на один вопрос: что значит будущее и почему оно возможно? Ведь, несмотря на то, что все процессы энергетически должны идти в одну сторону, совсем не обязательно, чтобы направления процессов по отношению друг к другу совпадали. Вполне можно представить себе картину, когда один процесс будет направлен во времени, как мы привыкли, а второй – ему навстречу, сохраняя между тем направление использования вложенной энергии. А если пофантазировать, то можно представить себе процесс, направленный в противоположную сторону частично, например, под углом в 90 градусов. Теоретические попытки построить такие направления времени уже предпринимались в различных многомерных концепциях пространства-времени. Между тем из практики известно, что в этом смысле все процессы в нашей реальности направлены абсолютно одинаково и параллельно друг другу. Объяснить это, не вдаваясь в подробности физики перпендикулярных процессов, можно тем, что если бы даже при образовании Вселенной такие процессы и существовали, то ходом эволюции они были бы элиминированы из общего развития, так как вносили бы дезорганизацию, с одной стороны, в совокупность хода самих себя, а с другой стороны, в развитие процессов, направленных строго в одну временную сторону. То есть «перпендикулярные», «идущие под углом» и прочие экзотические процессы если и были когда-то, то закончились еще на ранних этапах развития Вселенной, и в ней остались только те процессы, которые в смысле времени идут строго параллельно, обусловливая и поддерживая друг друга.

Поэтому

направление совместного развития всей совокупности совместно идущих процессов в сторону локального увеличения энтропии и есть направление в будущее.

Почему процессы, идущие в обратную временную сторону по отношению к тем, которые мы повсеместно наблюдаем, сгруппировались вместе в минус-время, хорошо объясняют СРТ-принцип, уравнение Дирака и гипотеза Наана. И нужно отметить, что общий принцип сонаправленности всех процессов сохраняется как в плюс-, так и в минус-времени. Все процессы и там, и там одинаково развиваются в одну сторону, но встречно для совокупностей таких же процессов, находящихся в симметричной части Вселенной. Что касается самих понятий прошлого и будущего, то они есть лишь продукт осознания нами существования процессов в природе. Наблюдатель, способный чувствовать и осознавать окружающий его мир, всегда видит лишь текущее состояние рассматриваемого процесса или наблюдает текущее состояние их совокупности. То есть реально существует только настоящее процесса, пока он продолжается. И поэтому наблюдатель, представляя себе будущее процесса или его прошлое, проделывает это исключительно в собственном сознании. При этом, наблюдая какой-либо изолированный процесс или их совокупность одного временного направления, наблюдатель не может самостоятельно определить, плюс- или минус-время он наблюдает. И лишь одновременно наблюдая оба «хода» времени, можно судить о прошлом и будущем, принимая один из них за плюс-направление.

Принимая симметрию Вселенной через существование зеркальных частей, мы принимаем в качестве условия, определяющего это существование, совместное существование движущейся материи на обеих сторонах в виде «зарядово-сопряженных» образований, где величиной «зарядов» служат величины масс обеих взаимодействующих частей Вселенной. Взаимодействие этих образований через отталкивание должно служить как раз тем силовым каркасом, который и предохраняет обе половины Вселенной от взаимной аннигиляции. То есть, иными словами, только реальное существование вещества, с одной стороны, и антивещества – с другой, при их взаимовлиянии определяет устойчивость Вселенной как целого. Однако существование встречного времени вносит существенную загадку в понимание этого условия. В самом деле, если существует только текущее значение процессов, их настоящее, то что значит настоящее при движении процессов из нашего прошлого в наше будущее, и чем оно отличается от такового при движении тех же процессов, но уже из нашего будущего в наше прошлое? То, что временные процессы при этом текут в разные стороны, ничего не меняет в сущности самих процессов, если исходить из СРТ-принципа. Загадка, следовательно, заключается не в формах проявления настоящего в плюс- и минус-времени, а в способе совмещения настоящего в мире с настоящим в антимире. Наиболее вероятное предположение, которое можно сделать в нашем случае, заключается в том, что настоящее в мире и настоящее в антимире совмещены таким образом, что всегда, в каждый момент времени, состояние процессов в нашем мире – наше настоящее – в той или иной мере соответствует текущему состоянию процессов в антимире – настоящему для антимира, несмотря на то, что формируется это настоящее с разных сторон. Настоящее для антимира приходит с точки зрения нашего наблюдателя из нашего прошлого, в то время как настоящее для нашего мира появляется из нашего будущего. Точно так же настоящее для нашего мира приходит с точки зрения наблюдателя из антимира из прошлого, в то время как собственное настоящее появляется для него из будущего. Но при этом без большого насилия над истинным положением вещей можно предположить, что это один и тот же момент времени, т. е. оба настоящих в определенной степени соответствуют друг другу. Кроме того, средняя скорость развития процессов (темп времени) должна в той же степени совпадать для мира и антимира.

Главное здесь состоит в том, что из самих движений во встречном времени наблюдатели всегда видят только текущий момент. И оба текущих момента для мира и антимира синхронизированы во временном поле и совмещены друг с другом. Вытекает это из ранее заявленного принципа, при котором реальное существование вещества должно симметрично уравновешиваться реальным существованием антивещества в тот же самый момент времени. Поскольку в реальности прошедшие стадии процесса нигде не сохраняются, то свободное несинхронизированное движение мира и антимира во времени в разные стороны приведет к их независимому существованию в разных несовмещенных временных интервалах, что должно существенно нарушить устойчивость, как мира, так и антимира, вплоть до их полного коллапса, поскольку в этом случае на одной стороне может существовать движение материи, например вещества, а на другой – наблюдаться полное отсутствие всякого движения. Так, если рассматривать начальный момент образования Вселенной с одной стороны, то при несинхронизированном движении с другой стороны можно представить состояние «тепловой смерти». При этом структура Вселенной получается абсолютно или относительно несимметричной как со стороны мира, так и со стороны антимира, что невозможно или, по крайней мере, маловероятно.

Чтобы пояснить картину синхронизации моментов настоящего в мире и антимире, можно привести следующую аналогию: представим, что по параллельным рельсам навстречу друг другу движутся два одинаковых поезда с одинаковыми скоростями. Но рельсы, по которым они движутся, сами движутся в обратную сторону по отношению к движению поездов и строго с той же скоростью относительно какой-либо точки, находящейся на неподвижной поверхности земли. При этом оба поезда, находясь на параллельных путях, полностью совмещены по длине так, что конец одного находится на одном уровне с началом другого, если смотреть со стороны. С точки зрения стороннего наблюдателя, способного обозревать всю картину сразу, оба поезда останутся неподвижными друг относительно друга, но наблюдатель из любого поезда, если будет смотреть не по сторонам, а на рельсы, будет утверждать, что поезд по-прежнему движется в том же направлении и с прежней скоростью. Мало того, механик в машинном отделении тоже не заметит никакой разницы, так как двигатель тепловоза будет продолжать работать в том же ритме, топливо будет расходоваться в том же количестве, а колеса – вращаться с той же скоростью. Совмещение движущихся поездов в пространстве на параллельных движущихся путях как раз и демонстрирует то совмещение настоящих во времени, о котором идет речь.

Если же вернуться в наш мир, к нашему плюс-времени, то можно лишний раз подчеркнуть, что когда мы осознаем себя в этом мире, то обнаруживаем вокруг себя многочисленные, сопровождающие нашу жизнь явления, будь то рост дерева, стоящего у нашего дома, или разлив реки, находящейся далеко от него. И каждое из них претерпевает один и тот же цикл: рождение, жизнь, смерть. Совокупность всех этих начинающихся, развивающихся, заканчивающихся процессов и воспринимается нами как та самая плавно текущая «река времени», которая существует лишь в нашем сознании. Повторимся еще раз: в реальности ничего нет, кроме элементарных процессов, развивающихся в одну сторону. Их совместное существование и создает иллюзию «стрелы времени».

Отсюда вытекает главное свойство одностороннего хода времени. Оставаясь в пределах одной ветви протекания процессов, перемещаться по ней вспять принципиально невозможно. Тем самым постулируется принципиальная невозможность путешествий в прошлое в пределах одной из двух встречных ветвей протекания процессов.

То есть находимся ли мы в плюс-времени или в минус-времени – путешествие в прошлое невозможно.

И если не предпринимать никаких специальных усилий, путешествие в будущее с обычной скоростью протекающих в нашем мире процессов остается единственно возможным для нас перемещением во времени. При этом средний темп времени внутри нас (средний темп протекания процессов в нашем теле) ничем не отличается от среднего темпа времени окружающего нас мира, и мы вместе с ним продвигаемся из нашего прошлого в наше будущее. Однако средний темп времени внутри нашего тела в принципе можно сделать отличным от среднего темпа времени в окружающем мире. Способы, каким образом можно это сделать, мы рассматривать не будем: достаточно того, что такая возможность зависимостью для временного интервала не запрещена. Кроме того, темп времени внутри нас можно разобщить от темпа протекания процессов в окружающем мире, изолировав процессы, происходящие внутри нашего тела, от процессов, происходящих вне нас, что тоже не запрещено, так как локально энергия, вкладываемая в процесс, может быть как много больше, так и много меньше энергии, вкладываемой в подобные же процессы за пределами нашего тела. Отсюда появляется теоретическая возможность как сильного замедления процессов внутри нас по сравнению с окружающим миром, так и сильного ускорения этих процессов по отношению к внешнему миру. В первом случае мы ускоренно (с нашей точки зрения) перемещаемся в будущее, а во втором – проживаем нашу жизнь в неизменном (остановившемся с нашей точки зрения) мире, если в таком мире жить в принципе возможно. В любом случае, путешествовать в прошлое запрещено всеобщей направленностью процессов в той ветви времени, в которой мы существуем. Но поскольку мы уже доказали, что во Вселенной реально существуют два направления времени, то заманчиво было бы воспользоваться этим обстоятельством для попытки преодолеть запрет для путешествий в прошлое.

Если встречные направления процессов пространственно разнесены, то перемещение во времени с помощью неких устройств вообще теряет смысл, так как срок жизни, который необходимо затратить на достижение области с минус-временем, как и затраты энергии, могут быть столь велики, что сам процесс перемещения во встречное время потеряет всякий смысл по сравнению с длительностью человеческой жизни. И только в том случае, когда процессы в плюс- и минус-времени пространственно противопоставлены, но отделены и не наблюдаемы друг для друга, можно говорить о попытках перемещения в прошлое. Заранее можно сказать, что в настоящее время нет никаких, даже малейших, предпосылок для практического решения этой задачи. Для перемещения в минус-время, кроме временной инверсии всех процессов, протекающих в нашем теле, необходимо произвести еще и зарядовую, а также пространственную инверсию, что на нашем нынешнем уровне знаний представляется абсолютно невозможным. Но пусть мы могли бы каким-то образом защитить процессы в нашем теле (закапсулировать) от изменений при попадании в минус-время, а также изолировать капсулу от взаимодействия с антивеществом. Каким образом это возможно, мы не будем даже пытаться предположить. Но, поскольку никакой «реки времени» не существует, то помещение капсулы с плюс-временем в минус-время (если бы мы были в состоянии это сделать) ничего не даст в смысле перемещения во времени, поскольку «ход» времени – это не внепространственное перемещение, это изменение состояния, это изменение в процессах.

Процессы внутри капсулы по-прежнему будут идти в плюс-сторону, причем с той же скоростью, что и шли. И когда мы вернем капсулу назад, в плюс-время, то обнаружим, что все процессы в ней переместились в будущее на такое же расстояние, как если бы мы вовсе не побывали в минус-времени. Даже если бы мы смогли каким-то образом выполнить все инверсии и при переходе в область минус-времени процессы в нашем теле изменили бы свое временное направление, то в силу описанного выше принципа, когда текущие моменты мира и антимира жестко привязаны друг к другу, при возвращении в наш мир со всеми необходимыми инверсиями мы опять попали бы в то же будущее, в которое попали бы естественным ходом событий. Поэтому, если описанная ранее картина симметричной Вселенной соответствует действительности, путешествия в прошлое невозможны сразу по многим обстоятельствам, которые в настоящее время абсолютно непреодолимы.

Суммируя сказанное по поводу перемещения во времени, нужно отметить следующее:

1. Находясь в пределах одного временного потока (как плюс-времени, так и минус-времени), перемещаться в прошлое этого потока принципиально невозможно, поскольку такое перемещение противоречит всеобщей энергетической направленности процессов в потоке.

2. Перемещение в будущее возможно лишь естественным ходом окружающих наблюдателя процессов. При этом, чтобы перемещаться за пределы обычного срока жизни, необходимо темп времени (скорость протекания процессов) в теле наблюдателя уменьшить до минимально возможной величины, например, при помощи анабиоза.

Что в совокупности означает невозможность произвольного перемещения во времени.

Но в природе нет ничего истинно абсолютного, поэтому и в данном случае есть некоторая лазейка для нарушения высказанного здесь заключения. Как ранее уже было предположено, высока вероятность строения Вселенной по принципу зеркальной симметрии (СРТ-принципа), а именно: пространство, вещество, плюс-время и – симметрично – инвертированное пространство, антивещество и минус-время. Но, и об этом уже говорилось, пространство не может непосредственно переходить в инвертированное пространство. Точно так же и время (то есть направленность процессов) не может переходить в инверсное состояние скачком, поскольку для подобного скачка в реальной действительности невозможно представить хоть сколько-нибудь рациональное объяснение. Должна быть область перехода, свойства которой представляют сейчас даже еще большую загадку, чем свойства Антивселенной. И эта область необязательно должна иметь нулевую или псевдонулевую протяженность. Если же область перехода геометрически или хотя бы процессуально является ненулевой, то свойства времени и пространства могут в ней коренным образом отличаться от свойств как обычного, так и инвертированного пространства, а также от свойств плюс- и минус-времени. Например, именно здесь могут реализоваться процессы, «идущие под углом», «перпендикулярные» и прочие. И тогда можно предположить, что возможность существования «кротовых дыр», «червоточин», «подпространственных туннелей» и прочих экзотических особенностей реализуется именно в этой переходной области, в которой понятие пространства и понятие времени могут резко отличаться по свойствам от привычных нам понятий.

6. Управление временем

Когда мы рассуждали на тему перемещений во времени, то неявно полагали, что на скорость протекания процессов, происходящих вокруг нас, мы никаким образом повлиять не можем. И в самом деле, если мы с помощью специальных мер можем замедлить некоторые из них, например, распространение огня во время тушения пожара, а некоторые, наоборот, ускорить, как, например, сгорание топлива в паровозной топке, то ускорить или замедлить все без исключения процессы, хотя бы в ближайшем нашем окружении, мы не в состоянии, потому что даже сосчитать число таких процессов, не то чтобы подобрать для каждого из них соответствующие регулирующие воздействия, в принципе невозможно. А если выделить лишь некоторые из них, ускоряя или замедляя их ход, то никакого плавного «хода» времени из прошлого в будущее не получится: выделенные процессы будут не согласованы с остальными и в результате вместо перемещения во времени произойдет дезорганизация всего нашего окружения.

И прежде чем рассуждать об изменении скорости протекания всех процессов во всей Вселенной или хотя бы в нашем непосредственном окружении, необходимо понять, чем задается средняя скорость такого протекания и что она из себя представляет. То есть, как проявляются временные свойства физической реальности, в которой мы существуем. Несмотря на то, что разнообразные процессы, начиная от распада атомных ядер и кончая рождением галактик, различаются по длительности в 10²⁴ раз и количество единичных процессов во Вселенной не поддается не только подсчету, но даже маломальскому обозрению, представить себе некую среднюю скорость, которая позволяет оценить движение времени из нашего прошлого в наше будущее, вполне возможно. Ситуация аналогична тому, как если бы мы стали рассматривать процессы, происходящие в нашем теле. Среди этих процессов есть и непрерывные, то есть бесконечно длинные (в ограниченном, конечно, смысле), например, выделение телом тепла, есть и кратковременные, подобные прохождению нервного импульса от мозга к мышце, – словом, весь необходимый набор длительностей, от условно нулевых до условно длящихся до бесконечности. Несмотря на это, мы можем говорить о среднем темпе протекания процессов, наблюдая зарождение, рост, существование и увядание тела. То, что весь совокупный процесс не происходит за считанные мгновения, а растягивается на десятилетия и позволяет нам, во-первых, судить о средней скорости этого процесса, а во-вторых, соотносить эту скорость с некими внешними условиями, определяющими средний срок жизни человека.

Подобно этому, изучая процессы, происходящие в нашем окружении, от смены дня и ночи до грандиозных процессов вроде взрывов сверхновых, мы можем оценить некую среднюю скорость развития всей совокупности процессов окружающего нас мира. И то, что мы можем наблюдать космические явления, несмотря на краткость нашей жизни, говорит о том, что скорость их протекания лежит в диапазоне величин, соотносящихся со скоростью развития процессов в нашем теле. То есть, некоторые проявления космических явлений, как, например, солнечные и лунные затмения, мы можем наблюдать неоднократно, такие сравнительно редкие явления, как взрывы сверхновых, отмечать по последствиям и по описаниям в хрониках, а смена времен года для нас явление вполне обыденное, чего не было бы, длись наша жизнь, например, минуты или дни. И если в нашей Вселенной действительно выполняется антропный принцип, то он заключается не в том, что Вселенная специально создана для возможности существования в ней разума, а в том, что в среднем процессы в человеческом организме соотносительны так же в среднем процессам, происходящим за его пределами.

Поэтому, принимая некую, хотя и не определенную в точности среднюю скорость развития процессов в окружающем нас мире, зададимся вопросом: от чего зависит эта скорость? То есть от чего зависит темп времени во Вселенной? Если рассуждать в общем, средняя скорость развития процессов есть отношение длительности среднего временного интервала к средней сторонней энергии, вложенной в этот интервал.

Что конкретно задает обе величины, сказать достоверно невозможно; можно только строить догадки о происхождении Вселенной, о способах превращений заключенной в сингулярности начальной энергии и о ее происхождении, но зато мы имеем опытно определенные либо рассчитанные на основе опытных данных характеристики процессов, происходящих как в макро-, так и в микромире. Те характеристики, которые принято называть мировыми константами. К числу точно известных (кроме величины элементарного гравитационного «заряда»), наиболее важных констант, относятся:

1. Гравитационная постоянная – γ ,

2. Электрическая постоянная – ε₀ ,

3. Магнитная постоянная – μ₀ ,

4. Элементарный электрический заряд – ±e ,

5. Постоянная Планка – h ,

6. Масса электрона – m_e ,

7. Масса протона – m_P .

Конечно, сюда надо отнести и скорость света в вакууме – c, но она, как известно, является величиной, производной от двух приведенных выше констант. Эти константы являются для нашего мира определяющими. Остальные постоянные являются в той или иной степени производными от этих констант.

Можно высказать достаточно смелые предположения о происхождении и конкретных значениях приведенных констант, но это будут не более чем догадки.

С нашей точки зрения важно отметить следующее:

1. Физические свойства нашего мира, в том числе и временные, определяются не отдельными значениями приведенных здесь констант, а именно всей их совокупностью.

2. При изменении любой константы физические свойства нашего мира также меняются.

3. Существование нашей Вселенной при изменении констант возможно лишь при некотором взаимном согласовании таких изменений. То есть изменение величины одной лишь гравитационной постоянной, например, без изменений величин остальных констант может существенно нарушить устойчивость нашего мира.

А теперь вернемся к вопросу, с которого, собственно, и начался данный раздел. Каким образом можно управлять временем? Каким образом можно увеличить или уменьшить ту среднюю скорость протекания всех процессов хотя бы в нашем непосредственном окружении? Речь вовсе не идет о способах такого управления, речь идет о принципиальной возможности, способы реализации которой мы не только не затрагиваем, но даже и не пытаемся это сделать.

Если говорить о самой возможности, то она кроется в одновременном согласованном изменении значений отмеченных выше констант. Несомненно, должны существовать такие самосогласованные их значения, которые позволили бы ускорить или замедлить ход всех без исключения процессов хотя бы в выделенной области пространства. Что выражалось бы в изменившемся количестве единиц времени на каждый джоуль затраченной энергии. Или в изменившемся количестве джоулей на прежнюю единицу времени. И если дополнительно был бы найден способ изоляции области с измененными константами от остального мира, то возможно было бы добиться существенного ускорения или замедления хода времени в этой области при привычном и нормальном совместном протекании всех составляющих ее процессов. Тогда в этой области наблюдатель не заметил бы никаких изменений в происходящих вокруг него явлениях, хотя за ее пределами процессы протекали бы в ином временном темпе.

Что же касается результата перемещения такой области в будущее или прошлое, то все необходимые положения уже были проанализированы в предшествующем разделе.

Не приходится сомневаться также, что в нашей Вселенной могут существовать локальные области, в которых вследствие необычных физических условий (внутри черных дыр, например, или в недрах нейтронных звезд) мировые константы могут иметь иные, отличающиеся от известных нам, самосогласованные значения, при которых процессы, протекающие в этих областях, могут иметь темп развития, значительно не совпадающий с привычным нам «ходом» времени, что может порождать различные, не имеющие объяснения с точки зрения современной физической науки, наблюдаемые феномены.

7. Поле времени

К зависимости для временного интервала можно подойти формально. Тогда видно, что его величина есть функция трех аргументов

И если в нашем конкретном случае при постоянных неменяющихся значениях рассмотренных выше мировых констант проходимая телом длина есть величина, зависящая только от значения массы и от значения силы, то в случае, когда константы меняются как самосогласованно, так и независимо друг от друга, все три величины, входящие в зависимость для временного интервала, также могут меняться независимо, при этом длина дополнительно будет функцией всех констант. Тогда для классической механики можно представить себе некое абстрактное скалярное поле времени, которое будет определено в пространстве с тремя координатами –

В таком пространстве момент времени будет определяться точкой с соответствующими координатами, а временная протяженность (временной интервал) – расстоянием между этими точками. Поскольку временной интервал есть псевдовектор с направлением от меньших значений к большим, то скалярное поле времени порождает векторное поле временных интервалов (протяженностей), каждый из которых принадлежит отдельному единичному процессу.

Для квантовой механики вместо значений необходимо использовать их же усредненные значения.

Для электромагнитных явлений подобное пространство времени имеет уже другие координаты – но конструируется тем же способом. Точка в этом пространстве также обозначает момент времени, а расстояние между двумя точками – временной интервал.

Использование в теории поля времени позволит изучать развитие процесса внутри интервала, а в случае необходимости – взаимное соответствие и взаимное влияние одного процесса на другой, а поля временных интервалов – большого количества процессов, происходящих в близкие моменты времени.

На примере поля времени можно хорошо проиллюстрировать ситуацию с четырехмерным континуумом. Если оставить в стороне координаты пространства, в котором существует поле времени, то можно результаты исследования, во-первых, истолковать как имеющие непосредственный физический смысл, как если бы они были найдены из свойств реального пространства, в котором существует материальное поле времени, и, во-вторых, как относящиеся к реальным физическим объектам в реальном взаимодействии. Но если вернуться к подлинной физической реальности, то видно, что результаты исследования поля времени нужно дважды интерпретировать, прежде чем объявлять их имеющими физический смысл: во-первых, само поле времени есть абстракция, специально сконструированная для выяснения особенностей реальных физических процессов, а, во-вторых, пространство, в котором могут производиться операции с временными интервалами, с тоже есть не что иное, как специально построенная абстракция.

Поэтому, обобщая, можно сказать, что современная теоретическая физика, особенно вкупе с теоретической же геометрией, нередко впадает в заблуждение, когда придает сконструированной реальности физический смысл.

8. Квант времени и проблема «тепловой смерти» Вселенной

Вопрос о кванте времени в пределах концепции абсолютного времени в принципе неразрешим. В самом деле, если вы принимаете концепцию, по которой время не зависит от находящейся в мире материи, пронизывает собой все сущее, непрерывно, равномерно и практически бесконечно делимо, то квант времени является в таком случае чужеродным элементом, угрожающим целостности всей концепции, поскольку наполнение этого кванта остается невыясненным. Даже после модификации Эйнштейна и появления квантовой механики в отношении временного кванта ситуация не изменилась. Применяемое по сей день абсолютное время не оставляет места ему даже в самой квантовой механике. Несмотря на то, что энергия квантуется и связанный электрон, например, может менять ее только скачком, величина времени, в течение которого этот скачок происходит, не определяется. Существующие гипотезы на этот счет колеблются от признания мгновенного изменения состояния электрона до существования некоего вполне определенного временного промежутка при переходе электрона из одного состояния в другое.

Если же обратиться к временному интервалу, описанному ранее, все препятствия для определения кванта времени снимаются. Несмотря на то, что временной интервал, определенный ранее предложенным способом, сам по себе не имеет минимального значения, такое минимальное значение может иметь длина, присутствующая в формуле. Масса, которая там фигурирует, также может иметь некое предельное значение, соответствующее уровню материи, на котором ведется исследование. Энергия, как известно, тоже может квантоваться. Отсюда можно вычислить минимальный временной интервал, соответствующий рассматриваемым процессам, короче которого при данных условиях иной длительности быть не может.

Можно поступить и по-другому. Попробуем весьма приблизительно определить минимальный временной интервал, принимая, согласно существующим представлением, за элементарную энергию энергию частицы массой m₀:

Подставим ее значение в формулу для временного интервала. Тогда, учитывая, что скорость света можно определить через время прохождения некоторой ограниченной длины,

где l ₀ – размер области, занимаемой массой;

t₀ – временной интервал, соответствующий времени пересечения светом размера области, занимаемой этой массой,

получим:

Легко убедиться, что даже такой недостаточно строго определенный интервал, тем не менее, будет наименьшим возможным на длине, соответствующей размеру частицы, если считать, что скорость света есть наивысшая скорость распространения изменений, а частица имеет фиксированный размер.

Обобщая ситуацию при принятых допущениях, можно приблизительно принять, что минимальный временной интервал есть время прохождения светом длины, характерной для конкретной физической задачи.

То есть, имея характеристическую длину – L₀, соответствующую условиям задачи, независимо для микромира или мегамира, мы можем определить минимальный временной интервал, характеризующий предельно малое время, допустимое для процессов, происходящих на этой характеристической длине.

Вместо кванта времени, что больше соответствует понятию о времени как об особом виде квазиматерии, мы получаем минимальный интервал, характерный именно для этого конкретного единичного процесса. Заметим, что по физическому смыслу минимальный интервал прямо противоположен кванту времени. Если квант времени есть продолжительность, внутри которой время как бы не существует, что абсурдно, так как временная протяженность при этом складывается из безвременных составляющих, то минимальный временной интервал есть, напротив, реальная длительность, меньше которой не может быть промежутка для выбранной области. Любой процесс, происходящий в ней, по длительности будет равен или больше минимального интервала. В то же время процесс в течение этого промежутка развивается, т. е. движение внутри промежутка существует, а значит, существует и длительность процесса в виде минимального временного интервала.

Квантуемость энергии во внутриатомных, внутриядерных и иных подобных процессах имеет, поэтому, свое неизбежное макроскопическое проявление. К нему приводит существование минимальной длительности, характерной для единичного процесса. Минимальная длительность означает, что при имеющихся условиях никакой процесс не может длиться меньше определенного из его параметров минимального интервала. Конечно, если условия меняются от процесса к процессу, минимальный интервал тоже изменяется, но и тогда он имеет величину, вполне определенную для новых условий. Существование минимального интервала есть показатель того, что любой процесс в природе происходит с обязательным запаздыванием, задержкой. Величина этой задержки мала, но вполне определенна. Что именно в нашем мире такую задержку производит, вследствие каких причин она формируется, на нынешнем уровне знаний сказать достаточно определенно невозможно. Но сам факт такой задержки не вызывает сомнения. А поскольку энергия на элементарном уровне также изменяется порциями, и порции эти весьма малы, то количество ступеней в развитии любого процесса оказывается весьма велико. И если часть интервалов накладываются один на другой, то все же множество из них не совпадают. В результате мы получаем некоторую длительность уже в макромире.

Если бы порция энергии могла переходить из одного состояния в другое вовсе без задержки, то все процессы во Вселенной закончились бы одновременно и мгновенно.

Однако каждый элементарный акт требует для себя пусть небольшое (5 × 10^-44 сек. на планковской длине в 1,6 × 10^-33 см) время, но количество таких актов не поддается подсчету. Поэтому наша Вселенная существует достаточно продолжительный промежуток времени.

Что касается «тепловой смерти» Вселенной, то из-за существования двух противоположно направленных возможностей для возрастания энтропии этот результат ее развития не предоставляется теперь неизбежным и однозначным. Все зависит от степени влияния каждого потока на материальные процессы. Если оба направления абсолютно изолированы один от другого, то наша часть Вселенной может закончить свое существование таким образом, как выводится из воззрений Клаузиуса и Больцмана. Если оба направления существуют одно рядом с другим и полностью влияют на процессы в каждой части Вселенной, то влияние одного будет полностью уравновешивать влияние другого и Вселенная будет существовать теоретически бесконечно. Если воздействие встречного направления процессов проникает в наш мир лишь частично, то результат этого проникновения зависит от соотношения величин взаимодействующих влияний.

В целом, если вывод о существовании минус-времени в виде мозаичной или встречной конструкции Вселенной оправдан, то сама она в виде двух уравновешивающих друг друга частей Вселенной (мир и антимир) предполагает совсем иную концепцию их существования и взаимодействия, коренным образом отличающуюся от современных космогонических построений. В этой концепции гипотеза Большого взрыва вовсе не является обязательным элементом.

Часть шестая. Физический смысл времени

Теперь, когда мы в основном закончили рассмотрение следствий, вытекающих из существования выведенного нами выражения для временного интервала, пришло время, чтобы, подытожив проделанный анализ, сделать окончательный вывод о свойствах времени и его физическом смысле.

Заметим только, что перед настоящим исследованием не ставилась задача обнаружить полученную зависимость для временного интервала во всех конкретных закономерностях физической теории. Нужно было лишь убедиться, что свойства времени, коль скоро оно применяется в зависимостях, описывающих явления физического мира, одинаковы в основных ее разделах.

Как видно из проведенного анализа, задача решена, и на основании этого можно с уверенностью сказать, что первоначально полученная зависимость вида

действительно имеет для физических закономерностей всеобщий характер и исчерпывающим образом характеризует физическое время, фигурирующее в самых разных разделах физической теории.

При этом, естественно, нужно учитывать, что в зависимости от уровня материи, на котором ведется исследование, конкретный вид модуля сопротивления Ĵ и вложенной энергии E, а также степень, в которую возводится их отношение, зависит от вида, физического смысла величин и формы основных законов движения, с помощью которых описываются соответствующие движения материи этого уровня.

Резюмируя, можно теперь дать окончательный ответ на вопрос, что такое время? Но нужно учитывать, что существует несколько уровней в определении свойств времени, что мы уже отмечали, только приступая к нашему исследованию.

В общефилософском смысле время есть свойство движения и представляет собой способность материи к изменению своего состояния, к развитию.

На следующем уровне, в конкретно-физическом смысле, поскольку, как мы подробно выяснили, физическое время соответствует Ньютоновому определению относительного времени и описывает этим определением все возможные случаи его существования, то, согласно этому определению, время есть мера продолжительности и не может быть ничем иным. Как сказал Аристотель: «…время определяет движение, будучи его числом…». То есть сама по себе продолжительность единичного процесса как характеристика, свойство движения, представляет собой безликую длительность и лишь измерив ее в конкретном процессе, мы превращаем эту длительность в то, что мы понимаем под временем.

И наконец, физический смысл меры продолжительности, т. е. физический смысл реального времени как такового можно определить следующим однозначным образом:

реальное (физическое) время есть измеренная продолжительность единичного процесса, определяемая как отношение величины внутренней инерции процесса к величине побуждающей его сторонней энергии.

А это означает, что никакого всеобщего независимого времени в реальности не существует и всякая наблюдаемая продолжительность складывается исключительно из суммы длительностей ансамблей элементарных процессов, объединенных в каком-нибудь явлении. Отсчет этой длительности начинается с длительности процесса, дающего старт всему явлению, а заканчивается с завершением процесса, являющегося для данного явления ключевым. Так, например, срок нашей жизни складывается из суммы продолжительностей всех протекающих в нашем теле процессов, начало которым кладет первичное деление яйцеклетки зарождающегося организма. Заканчивается он, когда заканчивается любой из определяющих эту жизнь процессов. Наиболее наглядно подобное видно на примере биения сердца. Через несколько десятков секунд после его остановки исчезнет сознание, а через несколько десятков минут прекратятся почти все идущие в теле процессы, и начнутся уже другие, ведущие к его распаду. Временной интервал, соответствующий совокупности процессов, поддерживающих жизнь в нашем теле, завершится.

Точно так же, достаточно закончиться ядерному «горючему» в теле массивной звезды, как сила тяготения, которой уже не может противодействовать внутреннее давление, увлечет внутренние слои по направлению к центру и превратит ее в совершенно иное космическое тело – нейтронную звезду со своими, только ей присущими, внутренними процессами, для суммарной продолжительности которых начнется новый временной интервал.

Часть седьмая. Экспериментальные приложения

Сама по себе зависимость для временного интервала, полученная из анализа второго закона Ньютона, очевидна и не требует специальной экспериментальной проверки. Следствия же, вытекающие из ее существования, напротив, требуют тщательного экспериментального подтверждения. В соответствующих разделах об этом заявлялось достаточно определенно.

Тем не менее, любопытно было бы проверить числовые соотношения, составленные для этой зависимости в различных случаях движения. Самый простой прямой эксперимент, который можно себе представить, – это случай движения массивного твердого тела, металлического шара, например, под действием постоянной силы:

Рассчитав энергию, вложенную в движение шара от нулевой скорости до какого-то ее определенного значения, можно найти время, которое необходимо, чтобы шар приобрел эту скорость. К сожалению, эксперимент подобного рода в земных условиях усложняется наличием потерь вложенной энергии на трение различного происхождения. Поэтому, чтобы провести такой эксперимент в чистом виде, необходимо вынести его за пределы земной атмосферы, на околоземную орбиту, например. Там можно получить результаты, максимально приближенные к тому идеальному случаю, который описан вторым законом Ньютона, поскольку трение в вакууме практически отсутствует, а инертные свойства объекта эксперимента (металлического шара), напротив, присутствуют в полной мере. При небольших размерах проходимого шаром пути можно пренебречь посторонними воздействиями (кривизной орбиты, влиянием неоднородностей гравитационного поля в месте эксперимента и т. д.) и считать движение шара в полной мере инерциальным, как и предполагается в начальных условиях.

Экспериментально проверить правильность числовых соотношений зависимости для электрического тока

можно и в земных условиях. Необходимо только, насколько возможно, минимизировать потери электрической энергии, о чем тоже уже говорилось.

Такая экспериментальная проверка позволит окончательно подтвердить физический смысл времени как соотношения между инертностью процесса и вложенной в него энергией.

Кроме того, проверка представленных зависимостей в разные, далеко отстоящие друг от друга моменты времени позволит подтвердить постоянство мировых констант в месте проведения эксперимента. Но кроме подтверждения физического смысла времени с помощью относительно простых экспериментов, существует некоторое число следствий из существования временного интервала, экспериментальная проверка которых требует больших усилий и больших капитальных затрат. Прежде всего, это необходимость обнаружения существования и проявлений минус-времени. К счастью, Большой адронный коллайдер уже существует и на нем уже осуществлен помимо желания коллектива ученых, там работающих, предварительный эксперимент, в ходе которого существование минус-времени и симметричной части Вселенной выявилось достаточно отчетливо.

О теории симметричной Вселенной уже неоднократно упоминалось, но рассмотрим свидетельства ее существования более подробно.

В 1964 г. Г.И. Наан, в то время еще вице-президент АН ЭССР, опираясь на результаты, полученные Дираком, высказал гипотезу о симметричном строении Вселенной. Поскольку эта гипотеза опиралась тогда лишь на «зарядовый парадокс», как тогда называли отсутствие в нашей Вселенной антивещества, то и выглядела она соответственно – как еще одна экзотическая гипотеза наряду со многими другими. Естественно, что гипотеза, объясняющая лишь один тезис из трех, составляющих CРТ-принцип, доказательной силы почти не имеет. Наше исследование, изложенное в настоящей книге, объяснило вторую часть СРТ-принципа, а именно Т-инвариантность физических законов как реальное существование во Вселенной двух встречных направлений времени. Конечно, приведенных в ней соображений было еще недостаточно для полного признания достоверности представлений Наана, но его гипотеза начинала постепенно превращаться в теорию. Окончательное превращение ее произошло с появлением в 2009 году книги С.Э. Шноля «Космофизические факторы в случайных процессах». В ней был подтвержден третий принцип СРТ-теоремы – пространственный. Была экспериментально доказана анизотропность пространства нашей части Вселенной. Тем самым гипотеза Наана приобрела статус теории, подтвержденной экспериментально хотя бы частично. Исследования Шноля подтвердили и наличие предположенного нами эффекта возбуждения вакуума при движении в нем небесных тел. Такие феномены, как эффект от суточного вращения Земли, положения Луны, направления на Солнце, направления на запад и восток и подобные им, могут быть как раз проявлением изменения свойств вакуума при движении в нем различных небесных тел, если считать вакуум материальной субстанцией.

Кроме того, в конце 2010 года появилось ещё одно экспериментальное подтверждение гипотезы Наана – в вакуумной системе Большого адронного коллайдера было замечено дополнительное энерговыделение, которое объясняли некими пылинками, попавшими на траекторию разогнанных частиц. Тот, кто хотя бы приблизительно понимает принципы, по которым строятся вакуумные системы, не мог бы высказать подобную версию происшедшего. Таких «пылинок» в трубе не могло быть уже по определению. Единственное разумное объяснение наблюдаемого феномена могло быть лишь в том, что перегородка между двумя половинами Вселенной была пробита на траектории пучка. От контакта обеих половин Вселенной и возникло дополнительное энерговыделение.

Таким образом, благодаря экспериментам на коллайдере теория Наана обрела уже пусть не бесспорное, но весьма весомое экспериментальное подтверждение и тем самым, как следствие, существование минус-времени было подтверждено столь же весомо. Понятно, что экспериментальную проверку теории Наана, существования минус-времени, свойств пространства и его инверсного аналога необходимо продолжить. Хотелось бы надеяться, что экспериментаторы, работающие на передовом крае физической науки, заинтересуются свойствами симметричной Вселенной Наана.

Дополнительно можно заметить, что последнее время появилось еще одно экспериментальное подтверждение теории Наана: в атмосфере после мощных грозовых разрядов обнаружены античастицы (см. Приложение №3). Этот эффект был нами предсказан в настоящей работе, в разделе «Встречное время», задолго до появления сообщения об этом.

Еще более сложной проблемой является исследование свойств переходной области между двумя симметричными частями Вселенной. Конкретный вид эксперимента, необходимого для изучения этих свойств, можно будет представить себе лишь после отыскания надежного и безопасного способа проникновения в пространство с минус-временем. Тем не менее, определение свойств перегородки между двумя половинами Вселенной, хотя и является задачей отдаленного будущего, может иметь весьма существенное значение для практического использования – разработки способов перемещения на большие расстояния с минимальным расходом энергии.

И, наконец, существует возможность экспериментально проверить теорию гравитации Эйнштейна, проведя эксперимент по взаимодействию вещества с антивеществом. Такой эксперимент, как уже утверждалось, вполне по силам современной технике физического эксперимента, хотя требует еще больших капитальных затрат. Необходимо накопить достаточное количество электрически нейтрального антивещества и провести опыт по взаимодействию его с таким же количеством вещества. Поскольку производить антивещество, хотя и в виде отдельных атомов, экспериментаторы уже умеют, то разработка технологий по накоплению таких атомов вполне возможна, хотя это тоже дело неблизкого будущего. Затраты на подобный эксперимент будут оправданы уже тем, что могут иметь практический выход для понимания сути антигравитации и разработки соответствующих устройств.

Часть восьмая. Время Эйнштейна

1. Теория относительности и природа времени

Когда мы утверждали, что исследование природы времени завершено, то тут мы ничуть не погрешили против истины. И если бы все происходило до 1905 года, можно было бы с чувством исполненного долга закрыть тему, возвращаясь к ней лишь для уточнения положений и шлифовки формулировок. Но то, что сто с лишним лет назад выглядело вполне естественным, сейчас, в наше время, выглядит крайне архаично.

«Великая война» между релятивистами и нерелятивистами, к сожалению, уже больше чем столетие требует на свой алтарь все новых и новых жертв в виде напрасно потраченного времени и загубленных репутаций. Сам Эйнштейн, если бы мог представить последствия смятения, которое он внес в сомкнутые до того ряды исследователей, вряд ли смог бы продолжить свои изыскания с проявленной им настойчивостью.

Эйнштейна вполне можно понять: он для завоевания прочного места среди тогдашних звезд научного мира, таких, как Томсон, Максвелл, Лоренц, Пуанкаре, должен был представить на суд научной общественности нечто выдающееся, выходящее за рамки всех мыслимых тогдашних представлений. И, надо сказать, это ему удалось, правда, с нарушением всех общепринятых в науке того времени этических норм и правил построения теории.

В стремлении к славе нет ничего, что могло бы вызвать осуждение, если ученый озабочен в первую очередь поисками истины и лишь во вторую желает непременно сам явить миру ее свет. Каждый исследователь, занимающийся ключевыми проблемами своей науки, лелеет надежду, что именно его представления о свойствах окружающего мира лягут в ее фундамент и останутся там на вечные времена. Другое дело, каким способом ученый пытается достичь всемирного признания, и насколько добросовестен он в своем стремлении. Но именно честолюбие ученых и является (во всяком случае, являлось) основной побудительной силой, приводившей науку к удивительным успехам. Поэтому понятно, почему Эйнштейн, когда первые шаги в сторону теории относительности дали необычные и весьма интересные результаты, поспешил предъявить их обществу без должного анализа на соответствие реальному положению вещей.

Но в результате получилось, что он предстал первым в мире шоуменом от науки. Никогда дотоле ни один исследователь, каких бы успехов он ни добивался, не выходил за рамки научного сообщества и не представлял широкой публике, вовсе не искушенной в методах научного исследования, результаты своего труда в виде представления, состоящего из шарад, головоломок, парадоксов и прочих нехитрых чудес. Он первым догадался, что выход с сенсационными научными результатами на общественно-политическую арену и привлечение на свою сторону общественного мнения может принести ему реальные дивиденды в повседневной жизни. И хотя Эйнштейн сам не однажды удивлялся тому, что любое его высказывание создает в обществе заметное волнение и изрядный шум, это его удивление вряд ли было искренним, так как он никогда не осуждал шумиху вокруг своих творений, кем бы она ни была поднята. А поскольку за век, прошедший после первой публикации, теория относительности Эйнштейна прочно пустила корни практически во всех разделах фундаментальной теоретической физики, игнорирование ее присутствия выглядит крайне несовременно и может вызвать лишь скептическое отношение со стороны высокоучёных критиков.

Поэтому, чтобы избежать прямых столкновений с той частью научного сообщества, которая считает теорию относительности краеугольным камнем современного знания, в самом начале нашего исследования мы приняли для себя, что ограничиваем его область нерелятивистскими условиями. При этом автоматически наши результаты, сколь интересными они не представлялись бы сами по себе, попали для большей части исследователей в разряд, как изящно выразился один из них, творчества испытателей природы – натурфилософов. И хотя способ познания свойств окружающего нас мира подобного рода ничем не хуже просиживания стульев в научных лабораториях, пренебрежительное отношение к его результатам распространено там повсеместно (справедливости ради нужно заметить, что для него часто бывают веские основания).

Но в подобной ситуации сознательное и окончательное ограничение области наших исследований нерелятивистской физикой без упоминания о теории относительности выглядело бы капитуляцией перед предвзятым мнением о несерьезности такого исследования, широко распространенным в научном мире, в котором релятивизм давно уже стал основой любого физического построения и одновременно пробным камнем на принадлежность его к категории высокой науки.

Следует заметить при этом, что критика релятивистских представлений вовсе не являлась целью данного анализа. Напротив, мы старались, насколько это вообще было возможно, уклониться от такой критики. Но поскольку современная форма научного знания, основанная на применении абсолютного времени, породила релятивизм в виде всеобъемлющего и доминирующего способа описания реальности, постольку она не оставила нам иной возможности для развития взглядов на природу физического времени, иначе как через осмысление природы и свойств самого релятивизма. При этом, для того, чтобы не втягиваться в бесплодные дискуссии по поводу тех или иных особенностей построений Эйнштейна, мы будем рассматривать его теорию, не используя приемов, уже опробованных другими авторами, и опираясь в основном на результаты, полученные при анализе проблемы физического времени. Мало того, вся представленная критика не направлена на то, чтобы создать вместо теории относительности заменяющую ее теорию, но лишь на то, чтобы убрать с пути нашего исследования ее единственное мешающее нам звено – физическое изменение продолжительности временного промежутка в зависимости от относительной скорости системы отсчета при равномерном движении. Остальные эффекты теории относительности вовсе не занимают нашего внимания, и критика их производится исключительно по необходимости.

При этом нужно особо заметить: мы прекрасно понимаем, что выводы Эйнштейна не появились на пустом месте, что они венчают собой целую пирамиду представлений, экспериментальных свидетельств и теоретических заблуждений, принадлежащих целой плеяде блестящих умов предшествующих веков исследований. Мы отдаем должное усилиям Араго, Юнга, Френеля, Стокса, Физо, Майкельсона. И мы учитываем, что начальные теоретические представления электродинамики движущихся тел были сформулированы трудами Максвелла, Герца, Томсона, Лоренца, Пуанкаре еще до появления теории относительности. Но поскольку усилиями популяризаторов все успехи Новой физики были приписаны исключительно прозорливости Эйнштейна, то и критику новейших физических представлений мы будем проводить без оглядки на труды его предшественников, исходя исключительно из результатов его усилий, основанных на использовании этих трудов.

И, кроме того, перелицовывать наше исследование под условия релятивизма, поскольку мы ниже подробно покажем ограниченность всеобщего применения одного из главных компонентов, на котором строится все его здание, – четырехмерия Минковского, с нашей стороны было бы насилием над природой вещей. Поэтому вместо исследования релятивистских свойств временного интервала сначала мы исследуем свойства самой теории относительности.

При этом заметим, что соответствующий раздел написан исключительно для тех, кто действительно хочет разобраться в сути дела, и не адресован тем исследователям, которых заботит лишь собственный престиж и приобретенное общественное положение, поскольку для нас занятия физической теорией ни с какой точки зрения не являются способом построения карьеры и тем самым добывания средств к существованию. Поэтому у нас нет иной цели, кроме выяснения истинного положения вещей в реальности и степени соответствия периодов специальной теории относительности тем свойствам физического времени, которые мы уже определили.

Для успокоения волнений среди сонма релятивистов заранее объявляем, что нашей целью не является ниспровержение теории относительности самой по себе. Независимо от точки зрения, теория, споры о которой не утихают на протяжении свыше ста лет и относительно которой до сих пор не выработано окончательного мнения, не может быть ошибочной полностью. То есть некоторое рациональное зерно в такой теории обязательно должно присутствовать. Наша задача заключается лишь в определении места этой теории в системе всего физического знания. Более точно можно назвать цель исследования как доказательство частного, локального характера упомянутой теории. Ведь именно из-за претензий ее на роль нового и истинного всеобщего описания основ мироздания, в отличие от описания Ньютона, и идет нескончаемая «война» двух противоположных точек зрения в мировой науке.

Конечная же цель нашего исследования свойств теории относительности, как уже отмечалось, заключается в выяснении истинного содержания понятия относительности одновременности, поскольку наше исследование есть исследование природы и свойств физического времени.

2. Теория относительности и абсолютное время

Центральным элементом теории относительности, публичное объявление которой вызвало смятение и замешательство в научной среде, явилось время, употребленное в ее первичных построениях. С него мы и начнем наш анализ ее положений.

Напомним декларации о времени самого Эйнштейна, содержащиеся в его исходной статье «К электродинамике движущихся тел».

«Если я, например, говорю: „Этот поезд прибывает сюда в семь часов“, то это означает примерно следующее: „Указание маленькой стрелки моих часов на семь часов и прибытие поезда суть одновременные события“».

«„Время“ события – это одновременное с событием показание покоящихся часов, которые находятся в месте события и идут синхронно с некоторыми определенными покоящимися часами, причем с одними и теми же часами при всех определениях времени».

Итак, время для Эйнштейна – это показания часов. Причем он отчетливо понимает и четко воспроизводит всю систему генерации мирового всеобщего времени. Есть определенные покоящиеся часы, ход которых принимается за эталон, и есть вторичные часы, находящиеся на месте события, тщательно синхронизированные с эталонными. И хотя позднее в статье речь идет о времени вообще, Эйнштейн нигде не употребляет этого понятия. Время у него представляет собой «ход» часов и ничего более, что для «выдающегося теоретика» по крайней мере странно. А дело все в том, что в процессе создания своей теории ему пришлось отвергнуть идею абсолютного Ньютонова времени, но взамен он не смог представить никакой другой временной концепции. Поэтому пришлось ограничиться той формой генерации времени, которая имела вещественное и ощутимое воплощение в его бытовой практике. Сенсация, которую он готовился преподнести миру, заключалась прежде всего в том, что, с его точки зрения, абсолютное время Ньютона при некоторых условиях не позволяет правильно описывать окружающий нас мир и не может более применяться в некоторых разделах теории, что само по себе сенсацией не является и может быть воспринято как уточнение и продолжение развития физической картины мира. Но, сделав такое заявление, Эйнштейн, коль скоро он захотел построить Новую физику, должен был бы вместо абсолютного времени представить равнозначную ему концепцию, которая позволяла бы без натяжек описывать любые движения и любые природные явления, что действительно стало бы сенсацией. Однако такую концепцию Эйнштейну создать не удалось. Поэтому, отвергнув абсолютное время, он не представил вместо него ничего нового, ограничившись описанием реально существующей системы генерации всеобщего, мирового времени, тем более что именно она повсеместно применяется не только в быту, но и в экспериментальной практике, а также и в символьном описании результатов эксперимента.

А мы уже выяснили, что мировое, всеобщее время, непрерывное, равномерное и однородное, есть не что иное, как аналогия абсолютного времени Ньютона, генерируемая специальными эталонными часами. Но как мы знаем, употребляемое в научной практике уже много столетий и до сего времени абсолютное время является не только всеобщим, но и принципиально неизменяемым. Оно ни от чего не зависит и всегда движется в одну сторону с одной и той же постоянной скоростью. Поэтому для самого Эйнштейна вытекающая из его построений изменяемость временного промежутка явилась неожиданным и достаточно сильным потрясением в его теоретической деятельности. Настолько сильным, что он поспешил представить его причину почтеннейшей публике для ее удивления и восхищения. Поскольку бытовое представление о «реке времени» у обычных людей почти совпадало с общепринятой в науке концепцией, то заявление об изменяемости временных промежутков в зависимости от скорости равномерного движения вызвало, да и вызывает до сих пор, не меньший, если не больший, шок у обывателя, по сравнению с таким же шоком у высокоучёных теоретиков, хорошо разбирающихся в последствиях такого заявления для всей физики.

Научный мир хорошо понимал, что поскольку в течение столетий было принято считать время всеобщим неизменным и не зависящим ни от какого воздействия, то доказанная хотя бы теоретически его зависимость и изменяемость являлась крушением основ современной Эйнштейну физики. Но, оправившись от потрясения, ученый мир все же пришел к необходимости признания времени Эйнштейна, которое представляло собой модификацию Ньютонова абсолютного времени, заключающуюся в том, что два основных свойства его – независимость, неизменность – заменялись на противоположные.

Остальные двенадцать свойств абсолютного времени Ньютона в концепции Эйнштейна остались нетронутыми, в том числе равномерность, непрерывность и однородность, которые приобрели из-за получившейся локальной изменяемости несколько иной смысл. Однако ранее мы показали, что в построениях Ньютона, покоящихся на гигантском количестве опытных фактов, внутреннего смысла гораздо больше, чем в гигантском количестве умозрительных построений, созданных на основе теории относительности, и при более внимательном и менее пренебрежительном отношении к Ньютоновому наследию можно было бы увидеть, что никакой, собственно, сенсации в отношении времени не случилось, поскольку, как мы выяснили из анализа второго закона Ньютона, временной интервал по сути явлений и по своему физическому смыслу принципиально локален и может изменяться от процесса к процессу и даже внутри самого процесса в зависимости от меняющихся условий его протекания, независимо от относительной скорости равномерного движения, если рассматривать реальные физические процессы и присущее им реальное время.

Собственно, зависимость для временного интервала и физический смысл времени как соотношение инерции процесса и вложенной сторонней энергии находились рядом с усилиями Эйнштейна и не были им вскрыты лишь из-за его торопливости и пренебрежительного отношения к наследию своих великих предшественников. И, сравнивая физическое время реальных процессов, выражаемое зависимостью для временного интервала, со временем Эйнштейна, нужно отметить следующее: время Эйнштейна с теоретической точки зрения есть абсолютное время Ньютона, текущее из нашего прошлого в наше будущее в любой точке Вселенной, но отличающееся тем, что оно локально изменяет свое единственное счетное свойство – длительность – в зависимости от физических процессов, происходящих в этой точке, что действительно являлось новым взглядом на свойства времени. Эйнштейну оставался один шаг до того, чтобы объявить время локальным свойством единичного процесса. Но поскольку его вполне устраивало Ньютоново абсолютное время, принявшее в его построениях вид «хода» часов, этого шага он не сделал и не намеревался делать. Вместо того чтобы рассматривать реальные физические процессы, он стал приписывать пространству и времени несуществующие свойства. А поскольку время Эйнштейна есть всеобщее, вселенское, локально изменяющееся время, постольку переход от частных вопросов распространения электромагнитных волн к всеобщим свойствам пространства-времени был для него естественным и необходимым, но базировался не на фундаменте истинных свойств реального времени и реального пространства, а лишь на свойствах реальности Минковского, имеющей с ними мало общего. И, сравнивая Ньютоново «гипотез не измышляю!» с поспешностью Эйнштейна, можно увидеть, что подобная поспешность, в конечном счете, всегда оборачивается против намерений и желаний людей, ее исповедующих.

Итак, время Эйнштейна, изменяющееся в зависимости от относительной скорости систем отсчета, есть, по представлениям его создателя, единственно и исключительно ход специальных эталонных часов, совпадающий с мировым исчислением времени. С другой стороны – имитация непрерывного течения абсолютного времени Ньютона. Таким образом, отвергнутое Эйнштейном ньютоновское время вернулось к нему через всеобщее исчисление, хотя и с купюрами. Но мы уже отмечали, что ньютоновское время в теории есть время, специально созданное, «сконструированное» для нужд научных исследований. Это время хорошо подходит для описания равномерных непрерывных и однородных процессов, но вовсе не является универсальным способом изображения реального времени. Отвлекаясь, заметим, что ограниченность применения абсолютного времени в модификации Эйнштейна видна уже хотя бы из того факта, что в специальной теории относительности рассматривается исключительно равномерное непрерывное и однородное движение одной системы отсчета относительно другой. Как только исследователь пытается выйти за рамки этой равномерности, рассматривая ускоренное движение, вся теория с ее эффектами отказывается работать, о чем предупреждал и сам Эйнштейн.

Можно возразить, что именно Ньютон, который ввел его (абсолютное время) в обиход научных исследований, широко пользовался им в своих построениях, и в его результатах до сих пор не обнаружено ошибок или противоречий. На это можно ответить, что Ньютон строил свои законы на фундаменте большого массива опытных данных и не «измышлял гипотез» не потому, что не обладал такой способностью, а лишь потому, что, в отличие от позднейших исследователей, прекрасно понимал ограниченность применяемой им формы времени. Отметим еще раз, что время Эйнштейна не является реальным временем физических процессов. Физически оно является следствием одного лишь процесса – «хода» часов, во времена Эйнштейна преимущественно механических. Таким образом, с одной стороны мы имеем сложную систему движения физических тел и полей, а с другой – действие примитивного механизма, с помощью которого только и возможен отсчет временных промежутков в рассматриваемой системе.

В самой по себе этой конструкции нет ничего порочного или ошибочного. В конце концов, во времена Ньютона отсчет времени производился не менее примитивными способами. Но у Ньютона в результате анализа реальных экспериментов появилось абстрактное и теоретически безупречное время, а у Эйнштейна в результате сложнейшего анализа поведения электромагнитных полей все свелось к «ходу» грубого механизма. И когда по мере развертывания доказательств Эйнштейн получил изменяемость временного промежутка, он был вынужден связать ее, ни много ни мало, с изменением скорости действия примитивного механического устройства, и никак иначе. То есть по его собственному заявлению (в статье «К электродинамике движущихся тел»): «Показание часов… отстает в секунду на…».

Какими бы ни были выкладки, предшествующие такому заявлению, после него следовало бы вскрыть механизм этого отставания. Потому что речь у Эйнштейна идет о реальном ходе реальных часов. Либо он считает все-таки, что пружина часов раскручивается в соответствии с «ходом» абсолютного времени и при изменении его темпа «ход» часов меняется (в полном соответствии с модифицированным временем Ньютона), либо он должен был бы объяснить, каким образом механическое устройство, не зависимое ни от каких влияний, изменяет свои свойства при изменении точки наблюдения. Как конкретно происходит замедление его «хода»?

Первая точка зрения, как мы ранее показали, ведет к абсурду, а относительно второй у Эйнштейна невозможно найти ни слова – все вопросы подобного рода он оставляет без малейшего рассмотрения. Ньютон в подобных случаях прямо заявлял о невозможности объяснить явление из имеющихся опытных данных, Эйнштейн же предпочел промолчать. Не имея возможности объяснить замедление «хода» часов из изменения свойств часового механизма, он был вынужден привлечь для такого объяснения изменение скорости протекания всех процессов в движущейся системе, вытекающее из изменения «хода» самого всеобщего времени в этой системе, что, как мы уже выясняли, абсурдно. Можно, конечно, было бы предположить, что физически «ход» часов остается неизменным, а все изменения суть кажущиеся, появляющиеся из-за свойств переноса сообщения из одной координатной системы в другую, но и на эти соображения у Эйнштейна точно так же невозможно найти никакого намека, хотя многословные рассуждения по поводу свойств времени и пространства имеются. И из-за отсутствия каких-либо объяснений происходящего и замены их простой декларацией, подкрепленной лишь постулированием неких принципов, до сих пор продолжается нескончаемая «война» не только между релятивистами и нерелятивистами, но даже внутри самого лагеря единомышленников Эйнштейна.

Не вникая пока в суть сделанных Эйнштейном построений, заметим предварительно, что сведение в одну систему движения такой сложной субстанции, какой является электромагнитное поле, и такой примитивной формы движения, какой предстает в этом случае «ход» часового механизма, не случайно и принципиально не может дать результата, распространяющего свое влияние на описание всего материального мира. Даже если построения теории относительности были бы выполнены в теоретическом отношении безупречно, что на практике не подтверждается, в силу указанных обстоятельств они должны представлять собой лишь частный интерес. Но все изложенное в этом разделе представляет собой лишь предварительные соображения, обозначающие направление исследования специальной теории относительности А. Эйнштейна. Мы провели такое исследование и проанализировали основы, на которых покоятся выводы его теории. Результаты этого исследования находятся в Приложении №1 к настоящей книге и показывают, что свойства пространства и времени в движущихся равномерно телах не меняются, остаются теми же самыми, что и в телах неподвижных, это следует из положений самой теории относительности, а все сенсационные эффекты, описанные Эйнштейном, в том числе и изменяемость временного промежутка, есть радиооптические иллюзии, которые регистрируются лишь у отдаленного наблюдателя при передаче к нему параметров движущегося тела с помощью распространения света. Кроме того, ранее мы выяснили, что временной интервал принципиально изменяем при изменении условий, в которых протекает генерирующий его процесс. Поэтому в выяснении релятивистских свойств временного интервала в настоящем исследовании нет необходимости.

Часть девятая. Инерциальность и пространство

Для определения свойств времени мы использовали движение тела в пространстве, не останавливаясь специально на свойствах самого пространства, хотя очевидно, что рассматриваемое нами движение существенно зависит от его свойств. Поэтому необходимо для полноты картины обратить свое внимание и на свойства пространства. Поскольку мы первоначально использовали движение в соответствии с механикой Ньютона, необходимо и дальше оставаться в пределах этой механики, хотя бы и с теми ограничениями, о которых уже много раз говорилось. То есть следует обратить внимание на реальное физическое пространство, в котором это движение происходит, принимая во внимание, с одной стороны, соответствие этого пространства описанию Ньютона, а с другой стороны, неполноту описания его в механике Ньютона, впрочем, как и при любом другом способе такого описания.

Можно выдвигать разные гипотезы, конструировать любые математические модели, что будет полезным, как для развития собственного интеллекта, так и для анналов теоретической физики, но цель всяких научных изысков заключается все-таки в первую очередь в нахождении истинных свойств окружающего нас мира. Поэтому, прежде чем приступить к рассмотрению свойств реального пространства, необходимо определить, что нам достоверно известно об этих свойствах. И не из умозрительных заключений, а из непосредственного опыта. Самое тщательное расследование, предпринятое по этому поводу, дает весьма скромные результаты.

Достоверно известных свойств пространства всего два:

1. В пространстве могут помещаться и перемещаться материальные объекты (физические тела и разнообразные поля).

2. При перемещении в пространстве материальных тел под действием силы проявляется свойство инерции.

Конечно, про пространство можно еще сказать, например, что оно, кроме всего прочего, представляет собой диэлектрик, и построить на этом обстоятельстве целую теорию, но в реальности это утверждение равносильно утверждению, что в пространстве отсутствуют материальные тела и связанные с ними реальные заряды, что само по себе тривиально. Поэтому рассмотрим только эти два свойства.

То, что в пространстве могут размещаться материальные тела, не вызывает удивления или вопросов. Мы привыкли к тому, что материальные предметы, в том числе мы сами, могут не только находиться в некоторой близости друг от друга, но и перемещаться из одной точки пространства в другую. Отсюда в абстрактном изображении этого явления появляется необходимость как-то отметить такое перемещение – появляются координаты. Впоследствии пространство объявляется сеткой координат, размещенной в пустом «ничто», и дальнейшее рассмотрение его происходит с точки зрения одной лишь геометрии. Поскольку об этом «ничто», кроме двух вышеозначенных свойств, достоверно ничего не известно, а инерционность движения принимается за само собой разумеющееся обстоятельство, не стоящее специального рассмотрения, то единственным видом плодотворного научного исследования объявляется геометризация всей физики, в которой процессы как раз и разыгрываются в этом пустом «ничто». При этом пространство мыслится как бы квазиматериальной сущностью, квазисубстанцией, которая на деле не существует. Та самая пустота, что остается после изъятия из нее всего вещества и всех полей, как раз и представляет собой сущность, которой в действительности нет.

Но достаточно опять обратиться к непосредственному опыту, как будет видна ошибочность такого взгляда. В самом деле, существует масса элементарных случаев, когда материальные тела могут размещаться в какой-либо среде. Возьмем, к примеру, подводный мир. Он дает наглядную картину размещения материальных тел в субстанции, которая при определенных обстоятельствах, т. е. при высокой прозрачности, неподвижности и равенстве температур, не ощущается находящимся в ней неподвижным наблюдателем. Та же картина происходит и при помещении наблюдателя в воздушную среду. Несмотря на то, что мы в обычных условиях не наблюдаем воздух, полеты птиц видел каждый. Между тем именно воздух делает эти полеты возможными. При перемещении в таких средах появляются, конечно, определенные ощущения, но сила этих ощущений зависит от условий этого перемещения и может при определенных условиях быть неощутимо малой.

Поэтому абстракция пустого пространства есть подобие абсолютного времени. Даже формулировки для них в классической механике почти не различаются. Вставьте в формулировке для времени вместо его названия слово «пространство», убрав упоминание о движении, и вы получите формулировку для абсолютного пространства, которое вмещает все, но которого на самом деле нет.

Оставаясь же в пределах известных нам двух свойств, в противовес этой точке зрения неизбежно приходим к следующей концепции:

1. Пространство есть субстанция не менее материальная, чем вещество или поле, но со своими особыми свойствами, которые рано или поздно будут определены.

2. Материя в виде вещества и полей может размещаться в пространстве и перемещаться в нем из одной точки в другую.

3. Вещество взаимодействует с пространством.

Таким образом, либо пространство есть то, чего нет, что само по себе является загадкой, либо это субстанция. В первом случае придется определять это самое то, чего нет. Во втором мы исследуем уже знакомую нам материальность. Если вы признаете материальность, скажем, объема воздуха, значит, вы можете взвесить этот объем, переместить из одного сосуда в другой, сжать, разредить и т. д. Точно так же, если вы признаете материальность некоего объема пространства, то неизбежно попытаетесь определить его свойства или попытаетесь воздействовать на него.

К счастью, уже есть непреложный, экспериментально установленный факт, который заключается в том, что тело, движущееся в пространстве под действием силы, приобретает ускорение, обратно пропорциональное массе этого тела. Тут нужно обратить внимание, что любое движение любого материального тела происходит только в пространстве, пустом или заполненном, и поэтому движение материальной точки под действием силы неизбежно складывается из двух компонент: воздействия силы на вещество и взаимодействия вещества с пространством, если пространство, в котором происходит движение тела, пусто. Если оно заполнено, то добавляется еще одна компонента – взаимодействие вещества с субстанцией, заполняющей пространство.

Предположим, что взаимодействия вещества с пространством не существует, тогда придется признать, что пространство нематериально, что опять-таки порождает необходимость определить свойства этой нематериальности. Но если признать материальность пространства, придется признать и факт его взаимодействия с материальным телом, поскольку из опыта же известно, что разные материальные субстанции всегда так или иначе взаимодействуют друг с другом и пространство как субстанция не выделено в этом смысле. Что касается электромагнитного поля, которое само представляет собой хотя и материальную, но все же весьма необычную субстанцию, то, несмотря на то, что оно в первом приближении и не взаимодействует с пространством, размещается в пространстве подобно веществу и имеет возможность взаимодействовать с пространством через инертную массу носителей зарядов.

Кроме того, первый пункт концепции хотя и вытекает из опыта, но в теоретическом смысле показывает, что пространство все-таки существенно отличается по своим свойствам от других видов субстанций или сред. С одной стороны, пространство не наблюдаемо, его нельзя ощутить непосредственно или каким-либо специальным образом. Несмотря на это, перемещение в пространстве материальных тел сопровождается явлением инерции. С другой стороны, оно как многие среды допускает размещение и передвижение в себе материальных объектов. О третьем пункте сказано уже достаточно, но нужно добавить, что вопрос заключается не в факте взаимодействия, а в его форме. Во-первых, почему под действием силы тело приобретает ускорение, а, скажем, не скорость? Во-вторых, в какой степени обратная пропорциональность ускорения массе зависит от свойств самой массы как материи, а в какой – от свойств пространства? Ответить на первый вопрос несложно. Собственно, мы уже сделали необходимое разъяснение. Если бы во втором законе вместо ускорения стояла скорость, то в таком мире были бы разрешены только движения с постоянной скоростью, соответствующей приложенной силе, т. е. движения со скомпенсированными силами, что не соответствует нашей реальности. На второй вопрос ответить значительно сложнее. Пока у нас нет опытных данных, позволяющих определить, какую часть инерционности берет на себя само вещество, а какую – пространство. И хотя косвенные соображения говорят о том, что инерционность есть полностью свойство пространства, утверждать это категорически было бы неосновательно. Главное здесь заключается все-таки в том, что взаимодействие пространства с веществом существует, и вкладом этого взаимодействия нельзя пренебречь.

Не следует, однако, понимать это заявление так, что мы возвращаемся к концепции светоносного эфира, так как эфир в свое время был введен по иным обстоятельствам, не соотносящимся с вопросом инерции. То есть мы понимаем материальность пространства вовсе не в смысле среды, передающей электромагнитные волны, а исходя из свойств инерции материальных тел.

Неоспоримым и пока единственным основанием для признания материальности пространства служит для нас факт существования инерции при ускоренном движении тела. Но если поразмыслить, то можно найти еще много разных доказательств его материальности. Например, из теории Большого взрыва следует, что Вселенная возникла как раз из пространства, которое при этом не может быть нематериальным, да и наличие давления вакуума на кварк-глюонный газ также может существовать только в том случае, если пространство материально.

Но если пространство (вакуум) материально, то мы должны наблюдать, что материальные тела взаимодействуют с вакуумом при движении и порождают в нем некоторые возмущения. То есть движущееся материальное тело должно оставлять в вакууме некий след, некое «возбуждение» в нем, постепенно как бы рассасывающееся. Что это за «возбуждение» и как оно должно угасать в отсутствии движения тела, насколько должно пространственно простираться и какое время сохраняться до полного угасания, сказать определенно пока невозможно. Можно лишь надеяться, что рано или поздно мы получим необходимые экспериментальные данные, которые позволят прояснить ситуацию, хотя существование векового замедления вращения Земли может вызываться, кроме прочих причин, и наличием возмущений вакуума.

Итак, мы считаем, что пустое пространство (вакуум) есть материальная субстанция, имеющая следующие уточненные свойства:

1. Пространство материально.

2. Пространство (вакуум) допускает размещение в себе материальных тел и полей и их перемещение.

3. При движении в пространстве материального тела, если

то есть, то пространство (вакуум) в первом приближении не оказывает никакого сопротивления движению. Энергия, присущая движению тела, остается неизменной.

4. Если то при увеличении скорости под действием силы ускорение обратно пропорционально массе движущегося тела, а при торможении появляющаяся сила ей прямо пропорциональна. Ускоряясь, тело приобретает дополнительную энергию, которая может быть извлечена из движения, если тело остановить каким-либо образом. Величина этой энергии известна, и она поддается измерению:

Создается впечатление, что при вкладывании энергии в движение, то есть при разгоне тела в вакууме, эта энергия как бы накапливается в некоем «резервуаре», который состоит из взаимодействия силы с массой тела, а также из взаимодействия этой массы с вакуумом. Не исключено, что весь «резервуар» есть только взаимодействие силы с вакуумом через посредство массы, но это следует еще доказать. Есть еще один вопрос, ответ на который необходимо знать для правильного понимания свойств окружающей нас действительности. Речь идет об инверсии пространства. К сожалению, в настоящее время мы не можем сказать в точности, чем различаются между собой свойства объема известного нам пространства (вакуума) и его инвертированного аналога. Многочисленные гипотезы, представленные исследователями на этот счёт, не несут в себе ясно выраженного физического смысла и производят впечатление произвольных математических упражнений.

Однако имеющиеся факты преобладания оптических изомеров органических молекул одной ориентации могут, как и другие многочисленные случаи киральности, послужить отправной точкой для исследования этой проблемы. Также пока невозможно определённо ответить на вопрос: можно ли вакуум и его инверсию совместить в одном и том же объеме, не приведет ли такое совмещение к аннигиляции того и другого, подобно тому как аннигилируют частица и античастица? Но, как утверждает принцип СРТ-инвариантности, есть одно замечательное приложение свойств инвертированного пространства.

Если наблюдатель мог бы произвести одновременную инверсию всех зарядов частиц материи в своем теле и в своем непосредственном окружении, присовокупив к ней инверсию пространства, в котором он находится, и, изменив на противоположное направление времени в этом объеме пространства, то он не заметил бы никаких изменений ни в своем восприятии окружающей его действительности, ни в развитии самой действительности. То есть он вообще не заметил бы никаких перемен. Мало того, если бы можно было вообразить другого такого наблюдателя, который мог бы сначала наблюдать весь эксперимент в неинвертированном виде, а впоследствии и в инвертированном, то он тоже не заметил бы никаких изменений ни в состоянии первого наблюдателя, ни в течении окружающих его процессов. То есть мир и антимир в подобном случае совпадают абсолютно. Однако если вспомнить соотношение неопределенностей, то станет понятно, что макроскопическим результатом квантовых свойств материи должно быть нелокальное совпадение строения и свойств антимира по отношению к нашему миру, которое в таком случае реализуется в общем строении и параметрах и может при этом иметь значительные флуктуации в частностях.

И, рассуждая о пространстве, нельзя пройти мимо пространственно-временного континуума (четырехмерия), впервые в завершенном виде предложенного Минковским.

Несмотря на то, что Эйнштейн первоначально рассматривал четырехмерие исключительно как совокупность четырех чисел, его последователи не заметили или не захотели заметить истины, скрывающейся за этой его первоначальной позицией. Они приняли и до сих пор тиражируют взгляд на четырехмерие как на новую, неизвестную ранее реальность. И в самом деле. Абсолютное время, применяемое в рассуждениях о четырехмерии, по принятой Ньютоном концепции (оно вводится как время вообще, просто время) пронизывает собой все сущее и участвует во всех происходящих во Вселенной процессах, увлекая их своим «ходом». Как мы уже неоднократно отмечали, налицо некая псевдоматериальность времени. Что касается пространства, то принятая также аксиоматически его реальность сводится к координатной сетке, выражающейся в простом случае в трех числах, соответствующих одной точке пространства. И когда число, характеризующее время, добавляется к трем числам, характеризующим пространство, молчаливо предполагается, что при этом возникает новое качество, в котором пространство и время, во-первых, соотносятся друг с другом как однопорядковые сущности и, во-вторых, совместно создают новую конструкцию реальности, что впоследствии принимается как абсолютная, не подвергаемая пересмотру аксиома. Если выразиться точнее, считается, что описание, в котором пространство и время абсолютны и независимы друг от друга, не вполне соответствует действительности, а описание Минковского, где пространство и время слиты в одну неразделимую сущность, – это новый шаг навстречу истинному ее изображению.

Минковский, который, собственно, и предложил подобную конструкцию, был геометром. В геометрии абстрактные построения, объединение сущностей и введение парадоксальных понятий – нормальная рабочая процедура, которая не несет в себе ничего необычного. И для ученых, увлеченных проблемами этой науки, ее абстракции – координаты, линии, точки, поверхности, фигуры и прочее – есть гораздо большая реальность, чем окружающий их мир. Поэтому неудивительно, что Минковский, а вслед за ним и Эйнштейн в конце концов признали четырехмерие не просто реальностью, а единственно возможной конструкцией реального мира. Но для физики важнее всего не изящный математический прием, а соответствие следствий, получаемых от этого приема, реальному состоянию процессов, происходящих в природе. Поэтому, сколь ни интересна получившаяся в результате изысканий Минковского конструкция, она должна подвергнуться критическому пересмотру.

Как мы уже выяснили, в реальности абсолютное время не существует. То, что мы принимаем за реально существующее абсолютное время, есть абстракция, отражающая в сознании человека реальный периодический процесс – «ход» эталонных часов. Время же, как физическая реальность, существует единственно в виде продолжительности единичного процесса и выражается числом, то есть само время, как уже неоднократно было заявлено, ни в коем случае не является материальной субстанцией.

Нет всеобщего, равномерного однородного времени, которое с всеобщим пространством образует неразрывное единство, а есть конкретное время конкретного процесса, которое характеризует развитие этого процесса в конкретном месте пространства. Но если нет всеобщего времени, то нет и всеобщего пространства-времени. Но есть всеобщее пространство, в котором существуют и развиваются отдельные процессы, генерирующие локальное время.

Поскольку всеобщее время существует лишь в нашем воображении, постольку пространство-время есть абстракция, изобретение человеческого разума, не имеющее ничего общего с реальной действительностью, или, как выражался Эйнштейн, «свободное изобретение человеческого ума, не выводимое логически из опыта».

Вернемся теперь к четырехмерию Минковского. Время, в нем использующееся, есть по-прежнему всеобщее непрерывное равномерное и однородное время Ньютона в модификации Эйнштейна, о чем уже говорилось. То есть это время не обладает неизменностью и независимостью (оно локально изменяемо), но остальные свойства его остались прежними, Ньютоновыми. У Минковского исчисление времени берется из внешнего по отношению к событиям исчисления – мирового, всеобщего, абсолютного (как мы уже показали) времени. То есть время в четырехмерии представляет собой ход эталонных часов мирового всеобщего счета.

Рассмотрим с высказанной точки зрения единичный процесс – изолированное единичное движение физического тела. Главным его следствием в четырехмерии является мировая линия, присущая любому движению. Мировая линия – это, в данном случае, стадии процесса, существующие в четырехмерии одна подле другой. А, кроме того, мировая линия, по замыслу Минковского, допускает исследование любого своего отрезка как при движении по «стреле времени», так и при движении в противоположном направлении – против «стрелы времени» (что при существующей Т-инвариантности физических законов вовсе не кажется чем-то необычным).

Если придерживаться точки зрения на время как на псевдоматериальную сущность, то четырехмерная конструкция мира и мировая линия являются естественными и единственно возможными описаниями реальности. При этом признание времени псевдоматериальной сущностью является обязательным, молчаливо предполагаемым условием существования четырехмерия. В противном случае конструкция из материального пространства и идеального (нематериального) времени либо вовсе не имеет смысла, либо является условной конструкцией, допустимой лишь в абстракции. А то, что для описания такого четырехмерия необходимо привлекать псевдоевклидову геометрию, никого не удивляет, служит лишним свидетельством новизны физического взгляда и предстает как новый и весьма смелый шаг к лучшему пониманию свойств реального мира. Но мы уже выяснили, что время ни при каких условиях не может быть материальной субстанцией, что оно всего лишь свойство движения материи в виде продолжительности текущего отдельного процесса. Нужно ли объяснять, что, с нашей точки зрения, основывающейся на исследованных свойствах временного интервала, в реальности картина, описанная Минковским, совершенно невозможна. В реальности никакой мировой линии не обнаруживается. Стадии процесса, которые пройдены, уже не существуют, а которые еще не произошли – еще не наблюдаемы. Конечно, при теоретическом рассмотрении, в абстракции, можно принять такой способ описания действительности как математическую модель, исследуя которую можно перемещаться по мировой линии в любую сторону, исследуя различные ее отрезки, но если утверждать, что четырехмерие – физическая реальность, то тогда мировая линия также существует в реальности и допускает реальное перемещение по ней в сторону ранних этапов процесса. То есть текущий процесс в этом случае предстает перед нами как непрерывная (используемое время непрерывно) неразделимая, длящаяся и навсегда остающаяся в пространстве-времени последовательность изменений материи. Такая картина есть ничем, кроме желания авторов концепции, не обоснованное построение. В действительности существует только текущий момент процесса, проходящего стадию за стадией, и его продолжительность, отсчитываемая от начала процесса, то есть число. И хотя при исследовании процесса мы при необходимости можем запоминать и использовать особенности уже прошедших его стадий, это не значит, что реальные стадии реального процесса где-то физически зафиксированы. Никакого жесткого закрепления стадий, тем более уже прошедших, в реальности не существует. Изменения в среде, окружающей процесс, которые оставили прошедшие его стадии, конечно, сохраняются, но они не имеют отношения к предмету изысканий Минковского. Пространство же принципиально не сводится лишь к координатной сетке. В силу этих обстоятельств мировая линия есть остроумная абстракция, не существующая в физической действительности. Мало того, само существование в концепции Минковского такого понятия, как мировая линия, наглядно демонстрирует тот факт, что вся она представляет собой математическую модель и не более того. Одновременное существование в ней прошедшего, настоящего и будущего есть отражение специфики человеческого восприятия развития процессов во времени как функции сознания, перенесенное в изображение действительности.

Тем более в реальности не существует весь четырехмерный континуум, как физически существующее самостоятельное, независимое единство. Потому что, вопреки устоявшемуся представлению, время не форма, а свойство движения материи, что не одно и то же. А торжественное заявление Минковского, что более не существует пространство как отдельная реальность и время как самостоятельная реальность, а в действительности существует только их объединение, можно принимать как высшее достижение ума геометра, полностью забывшего о существовании реального мира. На практике существует лишь реальное физическое пространство как материальная субстанция и единичный процесс в нем (бесчисленное количество единичных процессов!), продолжительность которого выражается через число – характеристику процесса. А то время, которое использует Минковский в своих построениях, представляет собой ход эталонных часов. Отсюда видно, что основное допущение, не соответствующее реальному состоянию вещей, принятое Минковским, заключается в том, что в полном соответствии с концепцией Ньютона он принимает время за нелокальный, независимый в общем от движения параметр, объединенный у него с пространством в одну конструкцию. Его время есть время вообще, лишь впоследствии объединяемое с движением. Это время, конечно, принимает на себя воздействие движения, но всякого движения, любого движения, принимает не из-за того, что оно есть составная часть этого движения, его параметр, а вследствие того, что любое движение изменяет время локально. То есть у Минковского не время есть локальное свойство движения, а свойства движения ведут к локальному изменению всеобщего независимого времени. На самом же деле время всегда есть свойство конкретного движения, о чем многократно уже говорилось. То, что для построения своего пространства-времени Минковский использует текущее значение (число) из продолжительности процесса, принципиально ничего не меняет в сути использования времени для четырехмерия, так как это время само по себе в целом равномерно и непрерывно в каждый свой отдельный момент, несмотря на его локальную изменяемость. Время Минковского, использующееся в четырехмерии, есть всеобщее время Ньютона, хотя и без его независимости и неизменности.

Но если на самом деле время не есть материальная субстанция, а есть число, обозначение, абстрактный параметр, свойство, присущее отдельному единичному процессу, то каким образом из реального материального пространства и идеального понятия, оторванного от того процесса, которое оно единственно призвано характеризовать, существующего только как продукт абстрактного мышления, можно составить неразрывное единство, да еще объявить этого монстра единственно существующей всеобщей реальностью мира? Пусть даже, конструируя четырехмерие, мы берем реальное пространство и присоединяем к нему реальный промежуток времени, принадлежащий реальному процессу. Но и тогда мы прежде всего должны указать на сам процесс, потому что пространство с процессом, происходящим в нем, действительно есть единственная реальность, существующая на самом деле. И когда мы анализируем конкретный процесс, мы действительно рассматриваем координаты составляющих этого процесса в пространстве и берем их в совокупности с моментами времени, отсчитываемыми от начала процесса либо от точки некоего внешнего отсчета, принимаемого за это начало. Тогда заявление Минковского о четырехмерии равносильно утверждению, что время протекания единичного процесса составляет с самим процессом и пространством, в котором он происходит, неразрывное единство. И это утверждение можно только приветствовать. Но отрывать время прохождения процесса от самого процесса и присоединять его (процесса) абстрактную характеристику к реальной субстанции, в которой этот процесс происходит, рассматривая их объединение изолированно и объявляя это qui pro quo единственно существующей реальностью, есть нонсенс, больше подобающий студенту первого курса, нежели зубру от геометрии. Повторимся еще раз: если в реальности нет всеобщего времени, то в реальности нет и пространства-времени. Поскольку всеобщее время существует лишь в нашем воображении, постольку пространство-время есть абстракция, «изобретение человеческого разума», не имеющее ничего общего с реальной действительностью. Поскольку время не является независимой материальной субстанцией, а существует лишь как свойство конкретного движения, постольку оно не может быть четвертым измерением в неразделимом единстве пространства-времени наряду с пространственными тремя. Как абстрактное изображение действительности, математическая модель, позволяющая компактно описывать некоторые реальные процессы, такая конструкция имеет право на существование, но считать, что действительность точно соответствует этой математической модели, есть заблуждение, если не сказать больше. Здесь наглядно можно увидеть те ограничения, которые накладывает на исследователя использование абсолютного времени, заставляя его высказывать заведомые нелепости. Забавно, что и Эйнштейн после долгих раздумий и колебаний в конце концов присоединился к взгляду Минковского и тоже объявил четырехмерие единственно существующей реальностью. Это лишний раз доказывает, что единственной концепцией времени, которую он признавал, оставалось квазиматериальное Ньютоново абсолютное время.

Рассмотрим теперь случай, когда в четырехмерии рассматриваются события, то есть безвременные промежутки между процессами, и способы их изменения. Тогда, поскольку времени в этих промежутках не существует, а в четырехмерии оно обязательно должно присутствовать, необходимо указать процесс, который будет это время генерировать на всем протяжении ведущегося исследования. То есть опять нужны часы. Можно в качестве часов взять любой подходящий процесс, например, генерацию электрических импульсов. Но и для событий Минковский использует всемирный счет времени, генерируемый эталонными часами. В символьном изображении при описании этих событий он превращается в абсолютное Ньютоново время. И здесь также возникает вопрос, каким образом из обычного трехмерного пространства, в котором происходят события, и времени в виде «хода» эталонных часов, применяемого для различения событий и их изменений, можно построить реальный, физически существующий четырехмерный континуум?

Из рассмотренных случаев непосредственно ясно, что четырехмерие есть лишь математическая модель определенных движений в пространстве и времени. Объединить в одну математическую конструкцию символьное обозначение времени и координат пространства для упрощения исследования некоторых реальных процессов вполне возможно, но считать, что реальное время и реальное пространство объединены именно таким способом, и никак иначе, есть навязывание природным процессам своего собственного предвзятого отношения к реальности. Кроме всего сказанного, четырехмерие Минковского не смогло преодолеть «бритву Оккама». Мало того, что оно из известных сущностей составило новую, так еще вдобавок созданная сущность начала плодить их (новые сущности) все в больших и больших количествах.

Можно тогда задаться вопросом, почему, если четырехмерного континуума в реальной действительности быть не может, это понятие широко применяется в физическом знании, в том числе в СТО и ОТО? И как относиться к многочисленным результатам применения его для нужд теоретических исследований?

Единственно верным ответом на этот существенный вопрос может быть следующий. Четырехмерный континуум Минковского есть абстракция, использующая модифицированные Ньютоново абсолютное время и абсолютное пространство, которая с успехом применяется для того, чтобы компактно моделировать некоторые процессы, могущие происходить в действительности. Что является нормальным и законным способом получения нового знания. Но, используя подобную абстракцию, нужно иметь в виду, что, истолковывая результаты исследования, полученные с ее помощью, необходимо, во-первых, всегда соотносить их с реальными явлениями материального мира, и, во-вторых, никогда не забывать, что это лишь математическая модель, которая годится для описания лишь некоторых немногочисленных и специально подобранных процессов, и только. Считать, что свойства четырехмерия – это и есть свойства реального мира, без специальных интерпретаций есть искажение в теории реального положения вещей.

Часть десятая. Наука иллюзий

Сама по себе критика специальной теории относительности через сто лет после ее создания могла бы показаться запоздалой и контрпродуктивной, если бы не признаваемый даже самыми отчаянными апологетами современной формы физической науки глубокий, затяжной и всеобъемлющий кризис ее фундаментальных основ. От концепции Большого взрыва и до теории суперструн – везде мы видим нагромождение гипотез, которые выдаются за хорошо обоснованные теории, допущений, которые призваны замаскировать нестыковки в изначальных теоретических положениях концепций, постулатов, которые принимаются для того, чтобы скрыть отсутствие физического смысла у математических моделей, призванных объяснять реальные физические явления.

И если вспомнить путь развития теоретической физики в области строения атома и элементарных частиц, то можно увидеть, что фактически весь ХХ век происходило непрерывное создание новых гипотез и объяснение основ мироздания путем умножения числа новых частиц и введения новых параметров для объяснения их свойств. Открытие структуры атома вынудило Бора, подобно Эйнштейну, подменить объяснение результатов эксперимента постулированием их содержания в качестве непреложного закона. Нарушение закона сохранения энергии и импульса при β-распаде вызвало необходимость признать существование нейтрино. Расщепление спектральных линий в магнитном поле заставило Паули ввести новое понятие – спин электрона. Исследование рассеяния протонов на атомных ядрах вызвало к жизни мезонную теорию ядерных сил и, соответственно, признание существования соответствующих мезонов. Далее понадобилось ввести понятие кварков и описать их многочисленные характеристики.

Казалось бы, это нормальное развитие исследовательского процесса, прорыв к тайнам строения вещества и описание самых основ строения материи. Однако при ближайшем рассмотрении в таком развитии фундаментальной физики этого периода вдруг начинают проглядывать знакомые черты. Причем черты из далекого прошлого земной науки, давно забытые и как бы заново воскресшие в ее новейшей истории.

I—II век нашей эры. «Альмагест», автор Клавдий Птолемей.

Земля находится в центре мира, а Солнце и планеты движутся вместе с соответствующими сферами вокруг нее. Но такое описание дает слишком грубые и плохо совпадающие с данными наблюдений результаты. И, чтобы увеличить точность описания, приходится смещать сферы относительно центра мира, вводить эпициклы, эксцентры, экванты. Чем точнее нужно было описывать движения планет, тем большее число новых корректирующих параметров приходилось вводить. И при некотором наборе этих параметров можно было рассчитать нужные движения или положения светил в заданное время с любой необходимой точностью.

То есть, как впоследствии оказалось, абсолютно ложная концептуально картина мира может служить основой для весьма точных вычислений, относящихся к истинным движениям реальных составляющих этого мира, хотя и наблюдаемых издалека. Случай не только впечатляющий, но и весьма показательный. Из него следует, что при помощи ложного представления можно иногда, оказывается, получить истинное знание. Вернемся теперь к физике XX века.

Как показано в Приложении №1, специальная теория относительности есть теория наблюдаемой издалека реальности. В этом она точно соответствует теории Птолемея. И в том и в другом случае описываются физические явления, характеристики которых переносятся к отдаленному наблюдателю с помощью распространения света (у Птолемея) либо с помощью света или электромагнитных волн другого диапазона (у Эйнштейна). То, что наблюдал на ночном небе Птолемей, было отображением реальных движений планет, наблюдаемых издалека. То, что описывает специальная теория относительности, есть отображение (не всегда, впрочем, верное) реальных движений, воспринимаемое у отдаленного наблюдателя.

Но практически вся фундаментальная физическая наука XX века выстроена на специальной теории относительности, как на основании. И всякий раз, когда в уравнения, описывающие те или иные регистрируемые явления, вводится релятивистский радикал, от описания явлений самих по себе исследователь переходит к описанию изображений их у отдаленного наблюдателя, который делает выводы относительно природы явлений по результатам наблюдений их издалека с помощью распространения электромагнитных волн. Содержание этих результатов в значительной мере представляет собой радиооптические иллюзии. Таким образом, физическая наука XX века в значительной своей части есть наука иллюзий, возникающих при наблюдении различных явлений с помощью распространения электромагнитных волн. Но это не означает, что все без исключения результаты, полученные наукой XX века, ложны. Как уже утверждалось ранее, и из ложной исходной предпосылки возможно получить истинное знание. Кроме того, астрономические наблюдения, несмотря на их возросшие к настоящему времени возможности, до сих пор заключаются в регистрации изображений явлений, переносимых к наблюдателю с помощью распространения электромагнитных излучений различных участков частотного диапазона. А если дополнительно учесть, что подавляющее число экспериментов в области теории элементарных частиц, как, впрочем, и во многих других областях экспериментальной физики, проводится именно с помощью привлечения электромагнитных явлений, как в постановке эксперимента, так и в регистрации его результатов, то совпадение их с положениями специальной теории относительности не только возможно, но часто и обязательно. Другое дело, что при этом отличить истинные результаты от ложных, реальные явления от их иллюзорных изображений представляет немалые затруднения, поскольку таковых всегда будет лишь небольшой процент от общего числа. Так, например, когда Дирак писал своё уравнение, то, несмотря на все физические и математические несуразности специальной теории относительности, результат, который он получил, содержал в себе рациональное зерно. Как нами показано в соответствующем разделе, мир и антимир вполне в совокупности могут составлять единую Вселенную, но детали объяснения Дираком этого явления весьма расходятся с нашими выводами. И если проанализировать все достижения новейшей физики с точки зрения концепции физического времени, то окажется, что без большинства ее построений вроде теории суперструн, бран, многомерных пространств и т. д. вполне можно обойтись. К сожалению, одной иллюзорностью недостатки применения специальной теории относительности для объяснения субатомных и космогонических явлений не ограничиваются. Если бы эта теория была разработана со всей возможной строгостью и с тщательной оценкой каждого ее положения, то, несомненно, процентное соотношение истинных объяснений наблюдаемых в эксперименте явлений и ложных их толкований было бы весьма увеличено в пользу первых. Но, к сожалению, некритическое применение преобразований Лоренца и принципа относительности ко всем без разбора физическим величинам, законам и явлениям вносит значительную путаницу в толкование этих явлений. А если учесть постоянное использование Эйнштейном подмены понятий и употребление им математических подтасовок, как, например, при выводе эквивалентности массы и энергии, то процент верных истолкований следствий экспериментов и выявленных законов движения материи в физике XX века становится уж и вовсе небольшим. Именно здесь, в нестрогости, в нечистоте выводов специальной теории относительности, коренятся последующие многочисленные нарушения принципа Оккама: чем больший охват явлений демонстрирует та или иная теория, тем большее количество новых сущностей приходится вводить. Чтобы примирить, например, концепцию Большого взрыва с принципом несотворимости материи из ничего, пришлось разрабатывать теорию бран, в которой допускается одновременное существование множества отдельных многомерных независимых, но взаимодействующих Вселенных.

К сожалению, существующая теоретическая физика лишь в последнюю очередь озабочена соответствием разрабатываемых моделей истинным природным явлениям и продолжает громоздить эпициклы на деференты, не забывая при этом про экванты. Что вовсе не добавляет уверенности в соответствии этих конструкций истинному положению дел в исследуемых явлениях. Тем более что оценку истинности этих построений производят, как правило, те, кто их создает.

В конце этого многотрудного пути появляется нечто уж и вовсе невообразимое – бутстрап-теория и S-матрица. Как выразился один из почитателей этих теорий, их применение «может вызвать… необходимость эксплицитно включить рассмотрение человеческого сознания в будущие теории материи».

То есть

единственный результат столетнего развития Новой физики, основанной на специальной теории относительности Эйнштейна, заключается в исключении из рассмотрения собственно материи и замене ее потоками энергии неизвестного происхождения, включая психическую энергию человеческого сознания.

Налицо смыкание научного способа мышления с методами сверхчувственной эзотерики. Здесь мы видим закономерный итог некритического применения метода Птолемея к явлениям, несравнимым по сложности с движениями небесных тел. Если идти далее по проторенному пути, то исследователям останется лишь поставить окончательную точку в физической теории и завершить Новую физику, объявив все феномены, в ней рассматриваемые, а заодно и весь материальный мир порождением нашего сознания. Что ж, идея вполне достойная «нестандартного мышления», жаль только, что со времен Брюне и Беркли не оригинальная.

Похоже, что многие теории физики XX века, особенно завершающие ее развитие, сконструированы по методу Эйнштейна, т. е. с применением произвольных и необоснованных математических построений. Но, к сожалению, при этом они выдаются не за локальную математическую модель, а претендуют на роль истины в последней инстанции.

Заключение

Исследование, которое мы начали с анализа второго закона Ньютона, завершено. Отталкиваясь от законов, выведенных с помощью абсолютного времени, мы естественным образом перешли к единичному процессу и его временному интервалу. Сделанное первоначальное предположение, что временной интервал в ключевых законах физики и, соответственно, в решаемых на его основе задачах, описывается одной и той же закономерностью, полностью подтвердилось.

Кроме того, наше исследование благополучно преодолело «бритву Оккама». За все исследование не пришлось ввести ни одного дополнительного искусственного предположения, призванного объяснить неувязки внутри концепции. Наоборот, многие натяжки в существующих теориях получили свое естественное и убедительное объяснение. Точно так же все новые результаты, полученные по ходу исследования свойств временного интервала, не потребовали ввести ни одного произвольного предположения или постулата, на основе применения которого они были бы получены. Напротив, эти результаты таким же естественным и неоспоримым образом вытекали из известных и давно проверенных практикой закономерностей. И как конечный результат проведенного исследования можно определенно утверждать:

выражение для временного интервала сохраняет свою структуру и физический смысл неизменными не только для ключевых, но также и для любых, используемых в физической теории, зависимостей.

Везде, где в физической теории время употребляется как аргумент, оно несет в себе смысл, определяемый зависимостью для временного интервала. Мало того, поскольку время широко используется в физической теории, оно может служить удобным инструментом для проверки правильности ее динамических построений. Если в выдвигаемых гипотезах время сохраняет выясненный нами физический смысл, то эти гипотезы верны. Если не сохраняет, то ложны. При этом вопросы применения выражения, описывающего временной интервал для нужд теорий конкретных исследователей сознательно нами не затрагивались, так как это тема, с одной стороны, совершенно другого исследования, а с другой стороны, прерогатива исследователей, занимающихся достаточно узкими вопросами физической науки. Для решения этих узких задач нужно просто использовать явные выражения для временного интервала, если они существуют в исследуемой научной отрасли, если же нет – воспользоваться какой-либо производной по времени от исследуемых величин, произведя ее интегрирование.

Сюда же нужно добавить важное для всякой теории уточнение. Есть ли необходимость в экспериментальной проверке самой закономерности для временного интервала, полученной нами в этом исследовании? Как видно из представленного обсуждения, надобности в такой проверке не усматривается. Закономерность для временного интервала выведена из второго закона Ньютона с применением элементарных, досконально исследованных приемов. На закон Ньютона при этом не налагалось никаких специальных внешних ограничений. А поскольку этот закон экспериментально проверен бесчисленное количество раз и признан объективно описывающим свойства действительности (с некоторыми внутренне присущими ему условностями), то закономерность для временного интервала в силу этого не требует дополнительной экспериментальной проверки. Такую проверку можно осуществить только для успокоения скептиков. Мало того, сама она (закономерность) может служить хорошим способом проверки различного рода положений физической теории, о чем тоже уже было сказано. Следствия же, вытекающие из существования временного интервала, – наличие минус-времени, недираковского антимира, гравитационных «зарядов» и т. д. – напротив, требуют тщательного осмысления и скрупулезнейшей экспериментальной проверки.

Подводя итог, заметим следующее: в многочисленных рассуждениях о времени, как правило, происходит смешение двух совершенно разнородных понятий. Первое понятие относится к символьному математическому оформлению закономерностей, найденных исследователями в результате научного поиска. Время, которое для этого применяется, как раз и есть абсолютное математическое время Ньютона, введенное им еще в начале становления физики как науки и сохранившееся в ее закономерностях и способах их получения до сих пор в неизменном виде. Если взять любую полученную с тех пор зависимость, везде вы найдете время как аргумент, имеющий единственное измерение, а именно длительность. Применяя такой вид времени, заранее заданный как равномерная однородная и непрерывная последовательность промежутков, исследователи полностью исключили влияние его собственных изменений на связи между исследуемыми величинами, отчего связи эти выступили отчетливо и вполне адекватно реальным физическим явлениям. До сих пор применение абсолютного времени вполне удовлетворяло потребности науки в фиксировании динамики изменений реального мира. И свернутые свойства времени, употребляемого в физических исследованиях, не применялись в повседневной научной практике. Второе понятие, названное Ньютоном относительным, характеризует то реальное время, которое существует в природе безотносительно к каким бы то ни было научным методам и безотносительно к способам наблюдения или способностям наблюдателя. Как мы выяснили, оно имеет вполне конкретное происхождение и физическое содержание в виде временного интервала. Свойства этого времени можно и наблюдать, и измерить. Переходя к символьному изображению времени, можно констатировать, что эти свойства существуют в абсолютном времени, которое представляет собой как бы абстракцию уже существующей абстракции в свернутом виде. То есть в символьном применении абсолютного времени уже существуют, но не используются свойства временного интервала. Сам же временной интервал, вид и свойства которого мы определили из законов Ньютона, характеризует вид и свойства того реального времени (относительного), которое было отстранено Ньютоном от участия в символьном математическом изображении физических закономерностей. И если на начальном этапе развития математической физики такое отстранение было вполне закономерно, то столь же закономерно применение временного интервала теперь, когда здание математической физики в общих чертах построено. Можно надеяться, что применение времени как функции вкладываемой в процесс энергии и преодолеваемой инерции процесса, позволит прояснить многие затруднения современной теоретической физики и станет такой же обыденной процедурой, как и применение абсолютного времени.

И все же главный результат настоящего исследования заключается в том, что время как физическое явление, т. е. реальное физическое время, не содержит в себе ничего таинственного. Оно имеет четко выраженный физический смысл, его можно без особых трудностей вычислить, оно зависит от уровня материи, на котором ведется исследование, и сохраняет свою внутреннюю структуру независимо от этого уровня.

И, в заключение, можно, наконец, подвести черту под попытками осмыслить явление времени как реальность и как категорию мышления. Что касается времени как категории мышления, то здесь нужно отметить главную ее особенность. Представление о времени как о форме материи есть грубое искажение действительности.

Физическое время, которое мы рассматриваем, всегда было и всегда будет лишь свойством, объективно присущим движению материи, и ничем иным.

Движение материи воплощается в процессах, это движение составляющих. Каждый процесс есть взаимодействие сил, сопротивляющихся изменениям в процессе, и сил, побуждающих эти изменения. Из-за действия сил сопротивления существует инерция развития, процесс происходит не мгновенно, а с некоторой задержкой, запозданием. То есть каждому реальному процессу соответствует некоторая длительность, которая и есть время в нашем понимании. Никакой другой длительности в действительности не существует. Всякая наблюдаемая в реальности произвольная длительность складывается из бесчисленного количества длительностей элементарных процессов. А поскольку среди реальных природных процессов существуют длительности, бесконечные по сравнению с длительностью жизни наблюдателя, то можно сказать, что суммарное наблюдаемое время длится для нас, как наблюдателей, вечно.

Новое понимание времени, вытекающее из глубокого осмысления полученной зависимости для временного интервала, позволило объяснить некоторые особенности известных физических закономерностей и принесло по ходу исследования новые позитивные результаты.

1. В теоретических исследованиях физическое время является параметром, принципиально не выделяющимся среди других общепринятых параметров, таких как, например, сила, масса, скорость, ускорение и т. д.

2. Абсолютное время существует только в нашем сознании и в теоретической практике научного поиска. В реальности ему соответствует продолжительность неизмеримо длинного, непрерывного равномерного и однородного процесса.

3. Элементарный временной интервал, продуцируемый элементарным процессом, есть единственно реально существующая продолжительность, то есть единственно реально существующий в природе промежуток времени. Все другие длительности, которые мы наблюдаем, складываются из этих элементарных временных интервалов.

4. Никакого единого для всей Вселенной времени не существует. В эксперименте и в исследованиях мы сами заставляем все применяемые или воображаемые часы показывать одно и то же время, тщательно синхронизируя их реальный или воображаемый ход.

5. Природа физического времени для любого реального единичного процесса одинакова и заключается в противоборстве сил сопротивления изменениям в процессе и вложенной в процесс сторонней энергии.

6. Любой процесс, имеющий реальную продолжительность, требует для своего осуществления вложения энергии из стороннего источника, часть которой может безвозвратно уходить из процесса уже во время его развития.

7. Физическое время не является самостоятельной материальной сущностью.

8. Время представляет собой свойство движения материи, а не ее форму.

9. Временной интервал строго локален.

10. Продолжительность временного интервала зависит от отношения величины внутренней инерции процесса, к величине преобразуемой в этом процессе энергии и изменяется в соответствии с изменениями этих параметров.

11. Временной интервал принципиально зависим от вида протекающего процесса, формы и количества вложенной энергии, а поэтому не имеет никаких ограничений по длительности (от условно бесконечно малой до условно бесконечно большой) и по форме проявления.

12. В различных процессах, особенно космогонических, темп временного интервала зависит от величины и формы изменения участвующей в процессе энергии.

13. «Ход» времени – это не внепространственное перемещение, это изменение состояния, это изменение в процессах.

14. Встречное время есть неизбежное следствие фундаментальных свойств пространства, выраженных вторым законом Ньютона и зависимостью для временного интервала.

15. Существование встречного времени (встречного направления протекания процессов) делает возможным существование недираковского антимира.

16. Вселенная, по теории Наана, подтверждённой нашим исследованием, имеет две отдельные противостоящие части – Вселенная и Антивселенная. Время (продолжительность одинаковых процессов) в одной из них течёт из нашего прошлого в наше будущее (Вселенная), а во второй (Антивселенная) – из нашего будущего в наше прошлое. А Т-инвариантность физических законов объединяет в абстракции существование в реальности этих двух независимых ветвей развития процессов, направленных навстречу друг другу.

17. Находясь в пределах одной ветви временного потока (как плюс-времени, так и минус-времени), перемещаться в прошлое этого потока принципиально невозможно, поскольку такое перемещение противоречит всеобщей энергетической направленности процессов в потоке.

18. Перемещение в прошлое через организацию временной петли, т. е. инверсии времени, пространства и зарядов в теле наблюдателя также невозможно по совокупности многих свойств времени и пространства.

19. Использование изменяемого неабсолютного времени в научных исследованиях может значительно расширить их возможности.

20. Поскольку тщательный анализ свойств специальной теории относительности, проделанный в Приложении № 1, показал отсутствие в реальности изменения свойств пространства и времени при равномерном прямолинейном движении, отпала необходимость в определении специальных релятивистских свойств временного интервала.

В ходе исследования были также получены и новые выводы относительно свойств некоторых физических явлений:

1. Электромагнитные поля непосредственно не взаимодействуют с вакуумом.

2. Взаимодействие заряда и вакуума осуществляется исключительно через инертную массу носителя заряда.

3. Вакуум имеет свойства и структуру, похожие на свойства и структуру электромагнитного поля, но со своими, присущими только вакууму, особенностями, которые еще следует определить.

4. Инертная масса есть, с одной стороны, характеристика свойств вещества, от которых зависит форма его взаимодействия с вакуумом, с другой стороны, это характеристика свойств среды (вакуума), в которой движется материальная точка.

Получив такие результаты, можно надеяться, что в долгих спорах о природе времени и тем более в разнообразных спекуляциях вокруг него раз и навсегда будет поставлена точка, которая окажется отправным пунктом новых исследований, ведущим к новым неожиданным и многообещающим открытиям.

Список литературы

1. Аристотель. Сочинения: в 4 т. – М.: Мысль, 1976.

2. Александров, П. С. Введение в теорию групп. – М.: Наука, 1980.

3. Андраде э Силва. Поля, частицы, кванты / Андраде э Силва, Ж. Лошак. – М.: Наука, 1972.

4. Владимиров, Ю. С. Пространство-время: явные и скрытые размерности, – М.: Наука, 1989.

5. Галилей, Г. Избранные произведения: в 2 т. Т. 1—2. – М.: Наука, 1964.

6. Горелик, Г. Е. Почему пространство трехмерно. – М.: Наука, 1982.

7. Гуревич, Л. Э. Происхождение галактик и звезд / Л. Э. Гуревич, А. Д. Чернин. – М.: Наука, 1987.

8. Гоббс, Т. Левиафан, или материя, форма и власть государства церковного и гражданского / Т. Гоббс // Избр. произведения: в 2 т. – М.: Мысль, 1964.

9. Дубровин, Б. А. Современная геометрия / Б. А. Дубровин, С. П. Новиков, А. Т. Фоменко. – М.: Наука, 1979.

10. Иродов, И. Е. Основные законы электромагнетизма. – М.: Высшая школа, 1991.

11. Капра, Ф. Дао физики / Ф. Капра. – СПб.: «ОРИС»; «ЯНА-принт», 1994.

12. Козырев, Н. А. Время как физическое явление / Н. А. Козырев // Моделирование и прогнозирование в биоэкологии: сб. науч. тр. – Рига, 1982.

13. Козырев Н.А. Астрономическое доказательство реальности четырехмерной геометрии Минковского // Проявление космических факторов на Земле и звездах. – М.-Л.: 1980, с. 85–93.

14. Корн, Г. Справочник по математике / Г. Корн, Т. Корн. – М.: Наука, 1968.

15. Кондаков, Н. И. Логический словарь-справочник. – М.: Наука, 1975.

16. Ломсадзе, Ю. М. Теоретико-групповое введение в теорию элементарных частиц. – М.: Высшая школа, 1962.

17. Математическая энциклопедия: в 5 т. Т. 1—5. – М.: Советская энциклопедия, 1977.

18. Мухин, К. Н. Введение в ядерную физику. – М.: Атомиздат, 1965.

19. Наан, Г. И. Симметричная Вселенная // Публикации Тартусской астрономической обсерватории. – 1964. – XXXIV. – № 2. – С. 421—444.

20. Ньютон, И. Математические начала натуральной философии. – М.: Наука, 1989.

21. Рейхенбах, Г. Философия пространства и времени. – М.: Прогресс, 1985.

22. Смирнов, В. И. Курс высшей математики: в 5 т. Т. 1—5. – М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1956.

23. Соколов, А. А. Квантовая механика / А. А. Соколов, Ю. М. Лоскутов, И. М. Тернов. – М.: Просвещение, 1965.

24. Терлецкий, Я. П. Электродинамика / Я. П. Терлецкий, Ю. П. Рыбаков. – М.: Высшая школа, 1990.

25. Турсунов, Акбар. Философия и современная космология. – М.: Политиздат, 1977.

26. Фейнман, Р. Характер физических законов. – М.: Наука, 1987.

27. Фихтенгольц, Г. М. Основы математического анализа. Т. 1—2. – М.: Физматгиз, 1960.

28. Чернин, А. Д. Звезды и физика. – М.: Наука, 1984.

29. Чернин, А. Д. Физика времени. – М.: Наука, 1987.

30. Шкловский, И. С. Звезды: их рождение, жизнь, смерть. – М.: Наука, 1984.

31. Шноль, С. Э. Космофизические факторы в случайных процессах. – Стокгольм: SVENSKA FYSIKARKIVET, 2009.

32. Эйнштейн, А. К электродинамике движущихся тел / А. Эйнштейн // Собр. науч. тр. Т. 1. – М.: Наука, 1965.

33. Эйнштейн, А. Эволюция физики / А. Эйнштейн, Л. Инфельд. – М.: Наука, 1965.

34. Энгельс, Ф. Анти-Дюринг / К. Маркс, Ф. Энгельс // Соч. Т. 20. – М.: Государственное издательство политической литературы, 1961.

Приложение №1
Л.М.Мерцалов
Относительность одновременности и преобразования Лоренца

Предисловие

Кризис фундаментальной теоретической физики вырвался, наконец, на просторы Scientific American и Nature. Известнейшие ученые с горечью и сожалением обсуждают вопрос о конце фундаментальной физической науки как таковой и перспективах научной деятельности в частности. Прогнозы даются неутешительные: еще пятьдесят – семьдесят лет такого развития, и фундаментальную физику можно будет исключить из числа занятий, достойных современного цивилизованного человека. В дальнейшем, ввиду ее нерезультативности, ею будут заниматься лишь эзотерики и мистики, а объективное знание останется областью одних только прикладных дисциплин. При этом основная идея, которая приводит к подобному выводу, заключается в том, что конец фундаментальной физической науки есть естественный результат ее развития, что человечество в этом отношении дошло до пределов познания и далее продвигаться в этом направлении уже не может.

Не говоря уже о том, что нынешние ученые абсолютно не ориентируются в том, на каком этапе развития фундаментальной физической науки они находятся, они даже и не пытаются осмыслить природу кризиса, его истоки и причины его появления. Считается, что современная физическая наука с самого начала своего появления развивалась непрерывно, поступательно и бескризисно. Один из «специалистов» даже назвал ее физикой Галилея – Эйнштейна, подчеркивая это непрерывное развитие, чем выбросил на помойку истории И.Ньютона с его законами. Поэтому она, по его мнению, исчерпав свой потенциал, должна спокойно почить в бозе, к удовлетворению сторонников партии «зеленых».

Между тем, если говорить о современной фундаментальной физике, мало того, что развивалась она неравномерно и пережила много мелких недоразумений, но, кроме того, в начале XX века получила со стороны А.Эйнштейна мощный удар, от которого не оправилась до сих пор. Этот удар заключался в том, что основные понятия и законы теории объявлялись «…свободными изобретениями человеческого ума,… не выводимыми из опыта…» (Эйнштейн А. «О методе теоретической физики»). До него господствовал другой принцип, принадлежащий тому самому отвергнутому И. Ньютону, – принцип «гипотез не изобретаю». С отмены этого принципа и начался тот кризис фундаментальной физической науки, который мы имеем в настоящее время. Поэтому, вместо того, чтобы твердить о конце науки, бессмысленности научного творчества и ограниченности материалистического мировоззрения, неплохо было бы сначала разобраться в причинах кризиса, его движущих силах и формах проявления. И отталкиваться нужно от 1905 года. От создания А. Эйнштейном знаменитой и вездесущей теории относительности, которая усилиями научной элиты к XXI веку оказалась пробным камнем испытания на научность для любой физической теории.

К настоящему времени в обширной критической литературе, посвященной теории относительности, сложился определенный стиль анализа этой теории. Он заключается в том, что в начале такого анализа отмечаются наиболее явные с точки зрения физического смысла несуразности, рассматриваются вытекающие из положений теории неустранимые парадоксы и на этом основании делается вывод о полной несостоятельности теории Эйнштейна. Далее предлагается свой вариант теории, по мнению автора, свободный от подобных ошибок. Разбираться в том, что позитивного принесла теория относительности в теоретическую физику, никто не хочет. В ответ апологеты теории обвиняют критика в узости мышления, приверженности закостенелому здравому смыслу и отсутствии творческого начала в его критике, отвергая его истолкование явлений. В результате каждый остается при своем мнении и никакого конструктивного диалога не происходит. Но поскольку теория относительности занимает в настоящее время ключевую позицию в списке теорий, использующихся для объяснения строения и взаимодействия элементов мироздания, настоятельно необходим тщательный и придирчивый анализ оснований самой теории для уяснения прочности этих оснований и применимости их для объяснения того самого строения мироздания в условиях выявившегося общего и всеобъемлющего кризиса фундаментальной теоретической физики.

Поскольку традиционный анализ теории относительности мало способствует уяснению ее места в позитивной науке, превращаясь по ходу разбирательства в обмен взаимными оскорблениями, в нашем анализе применен иной способ исследования этой теории – анализ теории относительности в пределах, строго заданных ее начальными условиями. То есть, оставаясь строго в пределах логики Эйнштейна, используя применяемую им методику построения доказательств и объяснения явлений, принимая начальные условия его теории полностью и без критики, делается попытка выяснить истинный физический смысл теории и следствий, из нее вытекающих. Попутно также делается попытка определить подлинное место теории относительности в системе научного знания и применимость ее для объяснения широкого круга явлений, исследуемых современной физической наукой. Создание теории, заменяющей теорию относительности, категорически не входит в число задач настоящего исследования.

Часть 1. Кинематика

Введение

Как известно, «относительность одновременности» является центральным пунктом специальной теории относительности Эйнштейна, который так определяет положение этого пункта в начальных условиях теории: «Оказывается, что принцип постоянства скорости света и принцип относительности противоречат один другому только до тех пор, пока сохраняется постулат абсолютного времени, т. е. абсолютный смысл одновременности. Если же допускается относительность времени, то оба принципа становятся совместимыми; в этом случае, исходя из этих двух принципов, получается теория, называемая „теорией относительности“». [1]

В результате применения двух названных принципов Эйнштейн создает теорию, в которой приходит к заключению, что время в движущейся системе отсчета замедляется по отношению ко времени в неподвижной системе, о чем он неоднократно и недвусмысленно заявляет в своих, посвященных теории относительности, работах. При этом он понимает подобное замедление как физическое замедление «хода» часов в движущейся системе.

Не подвергая сомнению правильность исходных предпосылок (постулатов) теории относительности и не изменяя дальнейших построений теории, строго придерживаясь представлений Эйнштейна о природе и свойствах электромагнитных волн и способах их распространения, попробуем выяснить истинный физический смысл «относительности одновременности», релятивистского радикала и выражения для «местного» времени, содержащихся в анализируемых нами преобразованиях.

Для выяснения физического смысла относительности одновременности рассмотрим сначала статью А. Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел» и проанализируем содержащиеся в ней закономерности.

Чтобы предлагаемый анализ был четко структурирован относительно последовательности и содержания вопросов, рассматриваемых в статьях Эйнштейна, в названиях разделов настоящего исследования использованы оригинальные заголовки разделов статей Эйнштейна, с небольшими изменениями, соответствующими содержанию анализа.

1. Об относительности промежутков времени

Когда Эйнштейн впервые объявляет об относительности одновременности, он, во-первых, отмечает, что это наблюдаемый феномен, и не более того, а во-вторых, пользуется для демонстрации этого явления примером с распространением света:

«Представим себе, что к обоим концам стержня (A и B) прикреплены часы, которые синхронны с часами в покоящейся системе, т. е. показания их соответствуют „времени покоящейся системы“ в тех местах, в которых эти часы как раз находятся; следовательно, эти часы „синхронны в покоящейся системе“. Представим себе далее, что у каждых часов находится движущийся с ними наблюдатель и что эти наблюдатели применяют к обоим часам установленный в § 1 критерий синхронности хода двух часов. Пусть в момент времени t_A из A выходит луч света, отражается в B в момент времени t_B и возвращается назад в A в момент времени t^'_A. Принимая во внимание принцип постоянства скорости света, находим:

где r_AB – длина движущегося стержня, измеренная в покоящейся системе. Итак, наблюдатели, движущиеся вместе со стержнем, найдут, что часы в точках A и B не идут синхронно, в то время как наблюдатели, находящиеся в покоящейся системе, объявили бы эти часы синхронными. Итак, мы видим, что не следует придавать абсолютного значения понятию одновременности. Два события, одновременные при наблюдении из одной координатной системы, уже не воспринимаются как одновременные при рассмотрении из системы, движущейся относительно данной системы». [2]

Из этого примера видно, что ни о каком физическом изменении «хода» времени речи не идет, все изменения длительности промежутка времени суть наблюдаемые, связанные с распространением света. Уже синхронизация часов способом, предложенным Эйнштейном, не может быть выполнена в отсутствие наблюдателя – она полностью есть результат наблюдения или анализа результатов этого наблюдения. Наблюдатель, фиксирующий распространение света, присутствует также и в описании самого мысленного эксперимента. Добавим только, что под наблюдением здесь подразумевается реальное физическое действие, осуществляемое реальным, физически существующим исследователем, использующим собственные органы чувств либо необходимое экспериментальное оборудование.

Анализировать методические ошибки в приведённом отрывке из статьи Эйнштейна нет необходимости. Нам вполне достаточно, что он в явном виде связывает относительность одновременности с распространением света. Более тщательное исследование заявления Эйнштейна находится у С.Н.Мигунова – Миллера в https://www.allbest-0-00901644.

Чтобы и дальше оставаться в пределах логики Эйнштейна, примем для дальнейших рассуждений без критики весь вывод преобразований Лоренца и сами эти преобразования. То есть будем считать, что квадратичная форма преобразований Лоренца относительно скорости света подтверждается на практике. А поскольку их вывод построен на результатах мысленных экспериментов, применим аналогичный прием, в точности соответствующий эйнштейновской логике, для выяснения физического смысла «относительности одновременности», релятивистского радикала и выражения для «местного» времени, присутствующего в преобразованиях.

2. Теория преобразования координат и времени от системы, равномерно и прямолинейно движущейся, к системе, покоящейся относительно первой

Прежде чем проводить дальнейший анализ статьи, необходимо сделать одно существенное разъяснение к способу употребления преобразований Лоренца, вытекающее из природы этих преобразований. Предположим, что у нас уже есть преобразования координат, выраженные в виде математической зависимости, от системы координат равномерно и прямолинейно движущейся, в которой размещено твердое материальное тело, неподвижное относительно этой системы, к системе, покоящейся относительно первой. Предположим также, что размеры этого тела существенно меньше расстояния его от начала координат неподвижной системы. Форма этих преобразований и способ, которым они были получены, на дальнейшие рассуждения пока не влияют. Координаты, использованные при этом, берутся декартовыми, а их система – прямоугольной. Для реального вычисления координат движущегося тела в неподвижной системе с помощью упомянутых преобразований, если начала обеих систем не совмещены, мы, прежде всего, должны иметь координаты тела в движущейся вместе с ним системе (полученные наблюдателем, находящимся рядом с телом, путем прикладывания твердого масштаба по осям относительно начала координат движущейся системы). Но наблюдатель, находящийся в неподвижной системе, не может сам по себе, даже однократно, непосредственно воспользоваться этими координатами из-за движения подвижной системы и расстояния, отделяющего наблюдателя от движущегося тела. Точно так же для вычисления координат тела в подвижной системе нужно сначала получить его координаты в неподвижной системе. Но из-за расстояния, отделяющего тело от начала координат неподвижной системы, а также из-за движения тела получить его конкретные координаты даже однократно в этой системе способом Эйнштейна, т.е. путем прикладывания масштаба измерения по осям, не представляется возможным, так как за время, необходимое для определения расстояния тела от начала координат, оно переместится на некоторое расстояние. Пусть мы даже положим для всех координат в движущейся системе равенство их нулю, т.е. примем само движущееся тело за начало координат этой системы, наше затруднение не исчезнет, так как из-за движения тела мы не сможем прямо и непосредственно определять его координаты в неподвижной системе упомянутым уже способом – путем прикладывания твердых масштабов по осям. Кроме того, скорость движения подвижной системы также должна определяться из условий и во время конкретного эксперимента, а значит, ее необходимо найти либо в подвижной, либо в неподвижной системах, с помощью физических средств наблюдения, определяющих эту скорость. Для устранения описанного затруднения при выполнении реальных вычислений необходимо, кроме математической формы преобразований, иметь еще и действующее дополнительное условие, заключающееся в том, что координаты тела, полученные в одной из систем, должны и могут быть переданы в другую систему тем или иным способом. Что и куда должно быть передано, зависит от места наблюдателя в этих системах, а способ передачи существенно зависит от формы используемых в вычислениях преобразований. Заметим при этом, что указанное дополнительное условие действует не только при вычислении координат, но и при применении преобразований для вычисления изменений любого значимого параметра.

Отметим теперь, что, используя преобразования Лоренца для описания переноса параметров движения материальных тел из подвижной системы отсчета в неподвижную, Эйнштейн, в противоположность использованию преобразований Галилея, ограничивает набор таких параметров исключительно теми из них, которые могут передаваться при помощи распространения электромагнитных волн, принципиально отбрасывая все остальные. Объяснить упомянутую выше особенность преобразований Лоренца (описание передачи параметров движения тел из одной координатной системы в другую при помощи распространения электромагнитного излучения) возможно, если отвлечься от математического формализма преобразований и обратиться к физической сущности описываемых при таких преобразованиях изменений.

Вряд ли кто-то будет возражать против положения, что физическая теория создается не для собственного лишь ее существования, а чтобы объяснять реально существующие явления, использующиеся, в конечном счете, в практической деятельности. Поэтому, когда мы имеем перед собой символьную запись неких преобразований, за ними всегда стоит реальный эксперимент либо столь же реальный природный процесс. И если мы имеем преобразования координат из движущейся системы отсчета в неподвижную и наоборот, то это не просто математические выражения, записанные символами на бумаге, а сохранённая информация о реальном движении и реальном способе передачи параметров. То есть при реальном вычислении координат каждой форме математической записи в этом случае соответствует свой способ движения и свой способ такой передачи. В противном случае мы имеем не элемент физической теории, а математическую конструкцию, не связанную с реальной действительностью.

Каким способом происходит передача параметров, как раз и можно определить, рассмотрев состав преобразований координат.

Если, к примеру, взять преобразования Галилея:

то можно увидеть, что параметры движения, присутствующие в символьной записи этого преобразования, включают координаты, полученные в системах отсчета, скорость движения и время движения. Отсюда можно сразу сделать вывод, что, во-первых, преобразования Галилея относятся к движению материальных тел, так как в них используются характеристики, присущие всем без исключения движениям таких тел, и не используются характеристики, относящиеся в совокупности к другим видам движений, например, к перемещению зарядов или полей. Во-вторых, в этих преобразованиях есть параметры, измеренные в подвижной системе отсчета

есть также параметры, определённые в неподвижной системе

но нет посторонних параметров, не относящихся к этим системам. Кроме того, время, употребляемое для описания движения в обеих системах, принято абсолютным, то есть «…время t^′ события в системе K^′ то же, что и в системе K». [3]

Физически это означает, что время передачи сообщения из подвижной системы координат в неподвижную и наоборот принимается равным нулю, т. е. скорость передачи информации из одной системы в другую принимается равной бесконечности. А это, в свою очередь, означает, что наблюдатель может находиться в произвольной точке пространства, в том числе и вблизи от движущегося тела, так как информация о движении тела в нашем случае передается в любую точку пространства с бесконечно большой скоростью.

Из всего сказанного становится понятно, почему Галилей не рассматривал в своих преобразованиях необходимость учитывать передачу данных из подвижной системы координат в неподвижную. Так как в его преобразованиях использовалось абсолютное время, а из-за этого параметры движущихся тел считались доступными мгновенно, то вопрос о способе их появления у наблюдателя не возникал. С другой стороны, относительность Галилея была выражена в виде философского принципа и не исследовалась детально с чисто физической точки зрения.

Если теперь с этой точки зрения рассмотреть преобразования Лоренца:

то здесь также непосредственно видно, что в них, кроме характеристик, относящихся к движениям материальных тел, присутствует параметр, не принадлежащий к описанию таких движений, а именно скорость распространения электромагнитных волн, скорость света. Причем этот параметр не определен в конкретном факте движения ни в подвижной, ни в неподвижной системах, а привнесен в преобразования из сторонних условий. А, как известно, дополнительные условия ограничивают область применения описания. Кроме того, величина промежутка времени, измеренная в движущейся системе, отличается от величины его, определённой в неподвижной. Отсюда можно вывести, что преобразования Лоренца описывают перенос информации (параметров) не любых движений, поскольку для такого описания скорость света не является необходимым элементом. Значит, в преобразованиях Лоренца описывается передача информации о каком-то ограниченном наборе движений, в котором, напротив, присутствие скорости света является необходимым и существенным условием. Это можно понять лишь единственным образом, что передача информации из движущейся системы в неподвижную в этом случае, во-первых, происходит только с помощью распространения света, так как кроме скорости света в них нет другого параметра, указывающего на способ передачи сообщения, во-вторых, распространение сигнала к наблюдателю в неподвижной системе происходит за конечное время. Отсюда с необходимостью вытекает сделанное ранее заявление, что использование преобразований Лоренца применительно к движению материальных тел описывает передачу из движущейся системы отсчета в неподвижную лишь тех параметров, которые передаются исключительно с помощью распространения света либо электромагнитных волн другого диапазона.

Опишем эксперимент в духе Эйнштейна, пользуясь его логикой и методикой и при заданных им начальных условиях: рассмотрим распространение света, имея неподвижную систему отсчета, в которой равномерно и прямолинейно движется независимая от нее другая система отсчета, и докажем правильность выдвинутого положения относительно характера преобразований Лоренца. Если описать эксперимент, в котором перенос конкретного параметра из движущейся системы в неподвижную, величины интервала времени, например, осуществляется с помощью одного лишь распространения света, то получившееся описание с необходимостью должно соответствовать преобразованиям Лоренца. То есть решим задачу: описывая распространение света в движущихся друг относительно друга системах отсчета, получить преобразования Лоренца. Относительно самих систем отсчета заметим, что они, по Эйнштейну, определяются «…методами эвклидовой геометрии с помощью твердых масштабов и… в декартовых координатах». [4]

Пусть подвижная система движется вдоль оси X с постоянной скоростью v в сторону больших значений координаты неподвижной системы. Скорость света также примем постоянной а скорость движения подвижной системы определим стандартными методами. При этом синхронизацию часов, находящихся в разных точках, осуществим перед началом эксперимента способом, предложенным Эйнштейном. После этого и прежде всего определим изменяемость промежутка времени при передаче его величины с помощью распространения света.

Возьмем любую неподвижную точку в неподвижной системе и примем, что в произвольный момент времени из этой точки выходит сферическая монохроматическая электромагнитная волна пренебрежимо малой длительности (вспышка света). Примем также, что через время t^' из этой же точки выходит вторая точно такая же волна. Тогда неподвижный наблюдатель, находящийся на расстоянии

зафиксирует обе вспышки с разницей во времени t по своим часам. Так как при этом вторая вспышка излучается строго в тот момент, когда наблюдатель фиксирует первую вспышку, то расстояние, проходимое светом второй вспышки по часам наблюдателя

а так как

то, приравнивая

получаем

что соответствует неизменной величине промежутка времени. Таким образом, в нашем случае протяженность временного интервала при передаче ее световыми сигналами из неподвижной точки в любое место неподвижной системы не меняется.

Возьмем теперь любую точку в подвижной системе с определенными и не меняющимися относительно нее значениями координат. Пусть точно так же в произвольный момент времени и из этой точки выйдет монохроматическая сферическая волна пренебрежимо малой длительности, а через время t^' по часам, находящимся в этой точке и движущимися вместе с системой, – вторая точно такая же. Тогда неподвижный наблюдатель, находящийся на расстоянии

от первоначального положения точки, точно так же зафиксирует обе вспышки с разницей во времени t по своим часам. Зададимся теперь вопросом: будет ли промежуток времени, заданный в движущейся системе, равен промежутку времени, зафиксированному по часам наблюдателя? Как непосредственно видно, из-за движения самой системы отсчета и условия

расстояние, проходимое светом второй вспышки, будет отличаться от расстояния, проходимого светом первой вспышки, так как за время прохождения света от нее к неподвижному наблюдателю сама движущаяся точка успеет занять другое положение в неподвижной системе и вторая вспышка будет испущена уже с другого расстояния:

откуда получаем

для любых промежутков времени, что соответствует относительности одновременности. Заметим здесь специально, что скорость движения источника света в нашем случае влияет лишь на расстояние, проходимое светом второй вспышки, которое является величиной объективной, однозначной, может быть измерено и никак не отражается на скорости света, которую мы считаем постоянной из-за начальных условий, принятых Эйнштейном. То есть мы ничем не противоречим второму постулату теории относительности.

Отсюда видно, что физический смысл относительности одновременности в специальной теории относительности, поскольку все начальные условия, принятые в ней, здесь соблюдены, а сам эксперимент соответствует логике и методике ее доказательств, заключается в том, что протяженность временного интервала при передаче ее световыми сигналами из точки в движущейся системе отсчета в любое место неподвижной системы изменяется.

То есть физический смысл явления относительности одновременности заключается не в изменении свойств времени, не в изменении скорости «хода» его в подвижной системе отсчета, а в изменении за счет движения этой системы расстояния, проходимого сигналом, идущим в неподвижную систему, почему и изменяется продолжительность регистрируемого промежутка времени. Как видно из вышеизложенного, для объяснения явления «относительности одновременности» нет необходимости выдумывать сенсационные и необычайные свойства пространства и времени. Явление вполне объяснимо в рамках традиционной ньютоновской физики.

Учитывая все сказанное, найдем теперь количественную характеристику изменения интервала времени при передаче сигнала, по-прежнему принимая начальные условия теории относительности без критики. Так как преобразования Лоренца есть зависимость второго порядка относительно скорости света, составим по способу Эйнштейна квадратичную же зависимость для описания нашего мысленного эксперимента, использовав пространственно-временной интервал между двумя событиями: испусканием сферической монохроматической электромагнитной волны пренебрежимо малой длительности и ее регистрации у отдаленного наблюдателя, приняв, что в произвольный момент времени из определенной точки подвижной системы будет испущена вспышка света, а через время t^', по часам, находящимся рядом с ней, из этой же точки выйдет вторая точно такая же вспышка с тем только уточнением, что этот интервал составляется хотя и по способу Эйнштейна, но не псевдологически, как у него, а строго исходя из физического смысла предложенного эксперимента. Поскольку мы не предполагаем наличия каких бы то ни было гравитационных полей на пути распространения световой волны, то, учитывая наше уточнение, для наблюдателя, находящегося на продолжении прямой, соединяющей оба положения точки, можно записать:

где – расстояние, пройденное подвижной системой за время t^'.

А так как

то

Поделим обе стороны выражения на

отсюда

Здесь с точки зрения физического смысла S^' есть расстояние, пройденное светом второй вспышки по часам подвижной системы. Имея промежуток времени t, отмеренный по часам неподвижного наблюдателя, который фиксирует обе вспышки, определим теперь с его помощью промежуток времени, физически заданный в подвижной системе t^'. Здесь также можно принять, что вторая вспышка излучается строго в тот момент, когда наблюдатель фиксирует первую вспышку по своим часам, так как для наблюдателя, занимающего произвольное место на прямой, соединяющей оба положения точки, но дальше, чем свет проходит за время t^', имеет место равенство:

где L – расстояние, пройденное светом за время, начиная от момента окончания интервала t^' и до регистрации вспышки наблюдателем;

а S – расстояние, пройденное светом второй вспышки по часам наблюдателя.

Если наблюдатель находится ближе, чем расстояние то дополнительное расстояние L берется со знаком минус.

Отсюда

Поскольку расстояние, пройденное светом второй вспышки за время t по часам наблюдателя,

то, приравнивая, получим:

отсюда

Здесь t^' – физически реальный, реально заданный в движущейся системе промежуток времени;

t – наблюдаемый, отмеренный по часам отдалённого наблюдателя промежуток;

– коэффициент искажения длительности первоначально заданного в движущейся системе промежутка времени при передаче сигнала с помощью распространения света, возникающий за счет перемещения этой системы.

Посмотрим теперь, что изменится в нашем эксперименте, если в нарушение второго постулата считать, что скорость света будет складываться со скоростью его источника. Проделав все выкладки заново, используя вместо скорости света значение получим:

Если теперь предположить, что скорость источника будет вычитаться из скорости света, то получим, соответственно:

Отсюда видно, что при учете суммирования скорости света со скоростью источника физический смысл наблюдаемого явления от этого не поменяется. Изменится только численное выражение получающихся параметров – они уже не будут соответствовать преобразованиям Лоренца.

Также отметим дополнительно, что эксперимент, который мы объявили мысленным, при имеющихся в настоящее время возможностях экспериментальной техники вполне воспроизводим в реальности и может иметь точность, достаточную для подтверждения отмеченного нами эффекта. Как видно из приведенного примера, изменение временных масштабов (относительность одновременности) при движении источника света действительно отмечается, только это изменение не является реально существующим и регистрируется не непосредственно в движущейся системе, а исключительно у наблюдателя, воспринимающего световые сигналы, несущие информацию об этом движении. Отсюда виден и физический смысл релятивистского радикала в преобразованиях Лоренца. Этот радикал определяет коэффициент регистрируемого (кажущегося) изменения параметров процессов из-за движения самой подвижной системы при передаче их световыми сигналами в любое место неподвижной системы. Можно констатировать, что, хотя аксиоматическая часть теории относительности была принята без поправок, никакого изменения течения времени в подвижной системе не выявляется. Это изменение обнаруживается лишь у наблюдателя в неподвижной системе и происходит при наблюдении процесса издалека за счет изменившегося из-за перемещения подвижной системы времени распространения сигнала, что соответствует неоднократному заявлению Эйнштейна о «наблюдении из покоящейся системы». Изменение длины движущегося объекта при постановке соответствующего эксперимента можно будет обнаружить соответственно, но и это изменение точно так же не будет являться реально существующим, и также будет регистрироваться не непосредственно в движущейся системе, а исключительно у наблюдателя, воспринимающего световые сигналы.

Отсюда вытекает главный вывод:

Если строго исходить из положений теории относительности, ни в чём не нарушая ее построений, можно убедиться, что физического изменения свойств времени и пространства в движущейся системе отсчета не существует. Теория относительности их не описывает. Все они регистрируются исключительно у отдаленного наблюдателя и представляют собой наблюдаемую им картину.

Нам осталось теперь выяснить физический смысл «местного» времени в преобразованиях Лоренца. Для этого сначала рассмотрим распространение вспышки света (монохроматической сферической электромагнитной волны пренебрежимо малой длительности) вдоль неподвижного твердого стержня длиной x, диаметром существенно меньше его длины. Пусть конец A этого стержня находится в начале координат неподвижной системы, а сам стержень располагается вдоль оси X. Вспышка света выходит из конца B и регистрируется у конца A, где располагается наблюдатель. В этом случае время распространения света в неподвижной системе координат:

То есть если стержень неподвижен, то t – время прохождения светом длины x.       Рассмотрим теперь движение вспышки света вдоль того же стержня в тех же условиях, но приведенного в движение со скоростью v вдоль оси X^' сторону больших значений x^', излученной в момент времени когда оси и начала координат совпадают. Пусть наблюдатель, находящийся в начале координат подвижной системы, движется вместе с ней. При учете условия получаем время распространения света (сигнала) в подвижной системе отсчета:

Таким образом, мы выяснили и физический смысл выражения для «местного» времени. «Местное» время дает дополнительное кажущееся изменение параметров процесса при распространении света внутри движущейся системы, регистрируемое у наблюдателя, находящегося в начале координат этой системы. Если теперь выйти за пределы движущейся системы и записать все выявленные изменения одним выражением, то к движению света внутри подвижной системы необходимо добавить движение самой подвижной системы, т. е. нужно вернуть наблюдателя в начало координат неподвижной системы. Воспользуемся для этого уравнением

умножив его на c.

Получим:

где x – длина стержня, наблюдаемая из неподвижной системы.

Отсюда:

Подставим ее в выражение для t^':

Получим:

где – промежуток времени по часам неподвижного наблюдателя. Умножив обе части уравнения на c, имеем:

Присоединив сюда выведенное ранее выражение для времени, окончательно получим:

что полностью совпадает с преобразованиями Лоренца.

Нами таким способом доказано первоначальное утверждение, что преобразования Лоренца действительно ограничивают передачу характеристик из подвижной системы в неподвижную исключительно теми из них, которые могут передаваться с помощью распространения электромагнитных волн, так как полученное выражение выведено без привлечения иных, кроме распространения света, явлений.

Из всего сказанного видно, что в теории относительности речь идет вовсе не о реальном изменении времени в движущейся системе или размеров движущихся материальных тел, а исключительно о регистрируемых (фиктивных) изменениях их у наблюдателя. Следовательно, изменения свойств пространства и времени, чем объясняются в ней наблюдаемые изменения временных промежутков и длины твердых тел, в реальности не происходит. Происходит лишь искажение информации при передаче сообщения. Применяя преобразования Лоренца к реальному движению тел, мы как раз и описываем эти искажения.

Теория относительности не описывает процессы сами по себе, она описывает передачу информации о процессах. А преобразования Лоренца описывают лишь кажущиеся изменения параметров, возникающие вследствие переноса их из движущейся системы в неподвижную с помощью распространения света.

Иными словами, теория не отвечает на вопрос: что происходит на самом деле? Она отвечает на другой вопрос: что мы видим, когда наблюдаем происходящее? Причем неважно, попадает свет в глаз наблюдателя или в регистрирующий прибор. То есть теория относительности есть теория, описывающая радиооптические иллюзии, возникающие при движении материальных тел, наблюдаемых неподвижным наблюдателем, а потому является обычной научной теорией, имеющей собственное доказательное значение, но сравнительно узкое по охвату фактов, не способное претендовать на объяснение ключевых свойств мироздания. Уже существует раздел физической науки под названием «Оптика», который посвящен похожим иллюзиям; там дается объяснение и толкование таких иллюзий. Например, явления преломления световых лучей в линзе, на границе прозрачных сред разной плотности, при распространении света в атмосфере и т. д. Увеличение или уменьшение изображения предмета при рассматривании его через линзу, видимый излом чайной ложки в стеклянном стакане, наполовину наполненном водой, мираж в пустыне и прочее соответствуют в теории Эйнштейна относительности одновременности, изменению размеров движущихся твёрдых тел и другим иллюзиям при наблюдении их из неподвижной системы. Таким образом, теория относительности вносит небольшое, но заметное дополнение в уже существующий раздел физической науки. Радиооптические иллюзии и есть содержание теории. В этом ее истинный физический смысл и, соответственно, истинное место теории Эйнштейна в физической науке.

Другое дело, что в теории относительности эти иллюзии только констатируются, но не объясняются, а наблюдаемые изменения параметров объявляются физически реальными.

Или, по-другому, теория относительности представляет собой лишь описание некоторых неизвестных ранее сторон давно известных явлений. То новое, что она добавляет к явлениям, возникающим при распространении света, заключается в том, что свет, переносящий информацию о наблюдаемых явлениях, испускается движущимся объектом или отражается от него.

Выявленное здесь содержание теории вполне объяснимо, так как она появилась в результате осмысления результатов экспериментов со светом и анализа теории электромагнитных волн, строилась для устранения недостатков этой теории и применялась для устранения этих недостатков. Но когда ее применяют для объяснения наблюдения движения физических тел, смешивая движение этих тел с распространением света, неизбежно получают проекцию движения, переносимую с помощью распространения электромагнитных волн.

Необходимо еще раз отметить, что все сказанное принципиально не выходит за пределы теории относительности, оставаясь в ее рамках и не затрагивая способов доказательства ее положений. Кроме того, рассматриваемые случаи также описываются в терминах этой теории и исключительно с помощью приемов, в ней применяемых.

Правильность сделанных выводов подтверждается тем, что с представленной точки зрения устраняются практически все так называемые парадоксы теории относительности, так как каждому из них можно найти вполне рациональное объяснение, что хорошо видно на примере наиболее часто рассматриваемого парадокса, известного как «парадокс близнецов». В реальности никакого парадоксального взаимного омоложения близнецов не происходит, оба они старятся одинаково, но информация о состоянии каждого, будучи передана как от подвижного близнеца к неподвижному, так и от неподвижного к подвижному, с помощью распространения электромагнитных волн искажается в одинаковой степени, поэтому каждый из них считает другого состарившимся в меньшей степени. И если после путешествия они встретятся, то не найдут никакой разницы в своих состояниях. О том же вполне определённо сказано у М.В.Корнеевой и В.А. Кулигина на sciteclibrary.ru/texsts/rus/stat/st1687.htm .

3. Физический смысл полученных уравнений для движущихся твердых тел и движущихся часов

Посмотрим теперь, используя уже доказанное объяснение о свойстве преобразований Лоренца, устраняются ли этим объяснением остальные парадоксальные и сенсационные результаты кинематики теории относительности.

Применяя далее выведенные им преобразования к конкретным случаям движения, Эйнштейн пытается делать выводы относительно изменяющихся параметров движущихся тел.

Он пишет:

«Рассмотрим твердый шар радиуса R, находящийся в покое относительно движущейся системы k, причем центр шара совпадает с началом координат системы k. Уравнение поверхности этого шара, движущегося относительно системы K со скоростью v, имеет вид:

Уравнение этой поверхности, выраженное через x, y, z, в момент времени будет:

Следовательно, твердое тело, которое в покоящемся состоянии имеет форму шара, в движущемся состоянии – при наблюдении из покоящейся системы – принимает форму эллипсоида вращения с полуосями

В то время как размеры шара (а, следовательно, и всякого другого твердого тела любой формы) по осям Y и Z от движения не изменяются, размеры по оси X сокращаются в отношении

и тем сильнее, чем больше v. При все движущиеся объекты, наблюдаемые из „покоящейся“ системы, сплющиваются и превращаются в плоские фигуры. Для скоростей, превышающих скорость света, наши рассуждения теряют смысл…». [5]

Из приведенных здесь подлинных рассуждений Эйнштейна отчетливо видно, что и в этом случае речь здесь идет вовсе не о реальных, физически существующих изменениях размеров материальных объектов, а исключительно о наблюдаемых из неподвижной системы изменениях. В коротком отрывке он дважды подчеркивает, что речь идет об изменениях «при наблюдении из покоящейся системы». В ином смысле приведенные выкладки понять невозможно, и считать, что движущиеся тела реально, физически сокращают свои размеры, есть сугубое искажение смысла самих рассуждений Эйнштейна. Т.е. всякий раз, когда он пишет: «…при наблюдении из покоящейся системы…», – речь идёт о передаче параметра с помощью распространения света или электромагнитных волн другого диапазона наблюдателю. Следовательно, физический смысл приведенных уравнений заключается в том, что если мы при наблюдении из покоящейся системы видим движущийся эллипсоид вращения и можем каким-либо образом зафиксировать (измерить) его параметры, то для нахождения истинной (физически реальной) формы этого эллипсоида нужно разделить наблюдаемые значения параметров, измеренные вдоль направления движения, на релятивистский радикал.

То есть при наблюдении движущихся тел видимая (кажущаяся) длина их действительно уменьшается, но это уменьшение ни в коем случае нельзя считать физически реальным и относить к самому движущемуся телу. Оно будет лишь наблюдаемым (фиктивным) и будет фиксироваться только у наблюдателя в неподвижной системе.

Рассмотрим теперь, как Эйнштейн описывает поведение движущихся часов:

«Представим себе далее, что часы, находясь в покое относительно покоящейся системы, показывают время t, а находясь в покое относительно движущейся системы, показывают время τ. Пусть они помещены в начале координат системы k. Как быстро идут эти часы при рассмотрении из покоящейся системы? Величины относящиеся к месту, в котором находятся эти часы, очевидно, связаны соотношениями:

и

Таким образом,

откуда следует, что показание часов (наблюдаемое из покоящейся системы) отстаёт в секунду на

И в этом случае из подлинных рассуждений Эйнштейна следует, что отставание часов суть «наблюдаемое из покоящейся системы». Это Эйнштейн специально отмечает в приведенном отрывке. Между тем процедура наблюдения движущихся часов у него не прописана. Но поскольку первоначальную синхронизацию их он предполагает проводить с помощью световых сигналов, а для вычислений употреблять преобразования Лоренца, то и наблюдение за их поведением он тоже должен осуществлять с помощью распространения света. Способ одновременного непосредственного наблюдения циферблата неподвижных и движущихся часов требует что не соответствует действительности, поэтому в реальности приходится выбирать всего лишь из двух возможностей: либо вести из неподвижной системы наблюдение циферблата движущихся часов с помощью оптических инструментов, либо передавать их показания с помощью электромагнитных волн другого диапазона. И в том и в другом случае из-за конечности скорости распространения света или электромагнитных волн другого диапазона пока сообщение достигнет наблюдателя, его неподвижные часы, с показаниями которых он будет сравнивать полученные показания движущихся часов, «уйдут» вперед и движущиеся часы действительно будут отставать на вычисленное Эйнштейном время. Однако из его рассуждений видно, и он специально об этом предупреждает, что это отставание лишь «наблюдаемое из покоящейся системы».

Продолжим анализ положений теории относительности.

Эйнштейн пишет:

«Если в точках A и B системы K помещены покоящиеся синхронно идущие часы, наблюдаемые в покоящейся системе, и если часы из точки A двигать по линии, соединяющей ее с B, в сторону последней со скоростью v, то по прибытии этих часов в B они уже не будут более идти синхронно с часами в B». [7]

Здесь в полном противоречии со здравым смыслом и всеми предыдущими собственными рассуждениями, Эйнштейн заявляет, что «ход» движущихся часов замедляется реально, физически.

То есть, постоянно отмечая во всех предыдущих разделах, что относительность одновременности, так же, как и сокращение длины движущегося стержня, суть «наблюдаемые из покоящейся системы», здесь совершенно произвольно, без малейшего обоснования, он утверждает, что замедление «хода» часов можно зафиксировать по прибытии.

Это заявление и есть та критическая точка в создании теории относительности, от которой ведут свое происхождение все ее «парадоксы» и недоразумения.

Скрытно используя доказанное в настоящей работе свойство преобразований Лоренца, Эйнштейн без всяких упоминаний о нем произвольным образом ввел в физическую науку изменение «хода» времени при равномерном движении.

Для полноты картины необходимо выяснить, имело ли здесь место неосознанное заблуждение, либо Эйнштейн допустил сознательное отступление от истины.

В начале «Сущности теории относительности», а именно в главе второй, он делает по поводу полученных результатов специальное заявление: «Из всего изложенного выше следует, что пространственные и временные данные имеют не фиктивное, а физически реальное значение». [8]

Откуда становится понятным, что отступление от истины, предпринятое им в статье «К электродинамике движущихся тел», сделано им вполне сознательно. Во-первых, если бы Эйнштейн сделал в статье логическую ошибку, то впоследствии он не отмечал бы специально различие между фиктивными и физически реальными значениями параметров. То есть если бы он логически смешал понятия «наблюдаемый» и «физически реальный», то и далее он продолжал бы в том же духе, и не было бы необходимости позже упоминать о фиктивности данных. Во-вторых, из этого заявления видна важность для него констатации физической реальности наблюдаемых издалека (кажущихся) явлений. Тем самым он дополнительно подтверждает сознательный переход на позицию признания реального изменения свойств пространства и времени, поскольку в этом случае теория относительности давала возможность сконструировать необычную, парадоксальную реальность. Кроме того, на вопрос, реально ли лоренцево сокращение или нет, Эйнштейн дал весьма уклончивый ответ, что также не свидетельствует в его пользу. Тем не менее, его объяснения, при всей их сомнительности, в официальной науке до сих пор принимались без критики. Но сейчас, когда найден истинный смысл изменения параметров движущихся физических тел, описанного в специальной теории относительности, появилась возможность прояснить, наконец, и содержание высказывания Эйнштейна по этому поводу: «Вопрос о том, реально лоренцево сокращение или нет, не имеет смысла. Сокращение не является реальным, поскольку оно не существует для наблюдателя, движущегося вместе с телом; однако оно реально, так как оно может быть принципиально доказано физическими средствами для наблюдателя, не движущегося вместе с телом». [9]

Из этого заявления можно вывести, что Эйнштейн прекрасно понимал суть объясняемого явления, т.е. признавал лоренцево сокращение фиктивным (кажущимся), наблюдаемым лишь отдаленным неподвижным наблюдателем, но ему во что бы то ни стало необходимо было наблюдаемую иллюзию объявить реально существующей; для этого в дальнейшем изложении своего взгляда он сознательно не учитывает, что наблюдатель, не движущийся вместе с телом, должен находиться на некотором расстоянии от наблюдаемого объекта и поэтому при наблюдении движения тела может использовать для такого наблюдения из физических средств исключительно лишь те, которые воспринимают параметры, переносимые светом либо электромагнитными волнами другого диапазона.

Если не учитывать этого обстоятельства и попытаться, например, с помощью объяснения Эйнштейна сделать заключение о том, какая система строения Солнечной системы – Коперника или Птолемея – правильна, то придется принять, что, безусловно, верна именно система Птолемея и что вопрос об истинности движения Солнца вокруг Земли тоже не имеет смысла, – для наблюдателя, движущегося вместе с Солнцем, его движение вокруг Земли не является реальным, «однако оно может быть доказано физическими средствами для наблюдателя», движущегося вместе с Землей.

Из всего сказанного понятно, что Эйнштейн осознавал ошибочность своего истолкования построений созданной им теории, но по причинам, известным только ему, продолжал придерживаться точки зрения, противоречащей реальности. Однако, оставаясь на ложной позиции, он продолжает далее неизбежно делать один ошибочный вывод за другим.

«Если в точке А находятся двое синхронно идущих часов и мы перемещаем одни из них по замкнутой кривой с постоянной скоростью до тех пор, пока они не вернутся в A (на что потребуется, скажем, t сек.), то эти часы по прибытии в A будут отставать по сравнению с часами, остававшимися неподвижными…». [10]

Поскольку отставание часов лишь кажущееся, то при сравнении показаний неподвижных часов с показаниями движущихся, совершивших путешествие по замкнутой кривой из A в A, наблюдатель не обнаружит никакого расхождения в пределах соответствия движения по этой траектории равномерному прямолинейному движению. Если такое расхождение на практике обнаруживается, то оно имеет причины, не связанные с равномерным прямолинейным движением.

И далее: «Отсюда можно заключить, что часы с балансиром, находящимся на земном экваторе, должны идти несколько медленнее, чем точно такие же часы, помещенные на полюсе, но в остальном поставленные в одинаковые условия». [11]

Период колебания балансира, как известно, определяется свойствами самого балансира и свойствами приводящей его в равновесие пружины, т. е. чисто механическими параметрами. Поскольку эти параметры, как уже выяснено, не меняются при равномерном прямолинейном движении, никакого изменения скорости хода балансирных часов от помещения их на полюс или на экватор в пределах соответствия движения точки на поверхности Земли равномерному прямолинейному движению не обнаружится. Маятниковые же часы в этих условиях действительно должны изменять скорость хода, но эти изменения не имеют никакого отношения к теории относительности.

4. Теорема сложения скоростей

Так как противоречие в рассуждениях Эйнштейна, породившее парадоксы его теории, найдено, необходимо также выяснить физический смысл еще одного важного следствия из положений теории относительности, а именно теоремы о сложении скоростей. По Эйнштейну:

«Если w тоже имеет направление оси X (оси Ξ), то формула для U принимает следующий вид:

Из этого уравнения следует, что результирующая скорость, получающаяся при сложении двух скоростей, которые меньше V, всегда меньше V». [12]

И далее: «…скорость света V от сложения со скоростью, которая меньше скорости света, не может быть изменена. Для этого случая получается:

Парадоксальное заключение теории относительности о том, что при сложении любых скоростей скорость света не может быть превзойдена, соответствует выявленному содержанию теории и объясняется весьма просто. Скорость света – это в нашем случае скорость передачи сигнала. Поскольку передача параметров движущихся тел в теории относительности производится исключительно с помощью распространения света, то вполне естественно, что отдаленный наблюдатель в неподвижной системе не может непосредственно наблюдать движения тел со скоростями, превышающими скорость распространения сигнала, переносящего информацию об этих движениях, в той среде, в которой этот сигнал распространяется.

То есть сигнал, переносящий параметры движения тел, не может превзойти скорость света в среде потому, что сам является светом либо электромагнитным излучением другого диапазона.

Для вакуума предел скорости движения тел, при котором мы можем это движение наблюдать, – это скорость света в нем, в прозрачной среде – скорость света в среде. При приближении скорости тела к скорости распространения сигнала (скорости света) для наблюдателя оно, как замечает Эйнштейн, будет представляться все более сплющенным, потом превратившимся в плоскую фигуру, а при равенстве скоростей вообще выпадет из поля зрения.

Движения, имеющие скорости, превышающие скорость света в среде распространения сигнала, существующие в природе, при наблюдении за ними могут регистрироваться лишь по косвенным признакам, не связанным с распространением света. То есть скорость света не является предельной скоростью движения тел, существующей в природе, она является лишь их предельной наблюдаемой скоростью. Скоростью, до которой эти движения ещё можно наблюдать.

5. Общие замечания о преобразованиях Лоренца и их теории инвариантов

Из «Сущности теории относительности»: «Вся теория инвариантов специальной теории относительности связана с инвариантом S²». [14]

Поскольку здесь после короткого обзора свойств пространства и времени Эйнштейн переходит на язык тензорного исчисления и не возвращается более к своим первичным построениям, анализ теории относительности в этом случае является сложным и бесперспективным делом. А если учесть, что произвольные построения делаются в самом начале теории и весь дальнейший математический аппарат выстраивается именно на них, то для определения правомерности конструирования пространства-времени необходимо вернуться к началу изложения теории относительности и выяснить свойства интервала Минковского – Эйнштейна, поскольку Эйнштейн настаивает на важности их для всех дальнейших выводов из своей теории.

Из «Сущности теории относительности»:

где

Здесь, во-первых, при выводе выражения для этого интервала Эйнштейн вполне мог бы взять для преобразований обратный порядок членов уравнения:

а именно:

отчего суть доказательства не изменилась бы. Но тогда ему трудно было бы объяснить появление мнимой единицы перед членом и фиктивность выстроенного интервала Минковского – Эйнштейна стала бы очевидной.

Если принять ось собственного времени как то впечатление от теории будет солидным и основательным, а если попытаться приписать вполне действительному члену уравнения мнимое значение, то искусственный характер такой операции, а, стало быть, и всего интервала Минковского – Эйнштейна, выявится с предельной отчетливостью. Вследствие этого Эйнштейн был вынужден использовать противоположный порядок членов уравнения.

Во-вторых, из равенства нулю уравнения

которое использует Эйнштейн для формирования интервала, следует, конечно, но из произвольного предположения, что квадрат отличен от нуля, вовсе не следует, что выражение

тоже может быть отлично от нуля, поскольку в исходном уравнении

правая и левая его части имеют строго одну и ту же величину, а при заданной величине

То есть уравнение, использованное Эйнштейном, тождественно равно нулю в любом случае, а, стало быть, сконструированный на его основе интервал также тождественно равен нулю и также в любом случае:

Привлечение инвариантности по отношению к преобразованиям Лоренца для объяснения реальной значимости тождественно равного нулю выражения есть математическая спекуляция, совершенная Эйнштейном ради конструирования необычной, сенсационной реальности (с деталями этой спекуляции можно познакомиться у Л.Г. Крейдика на сайте www.matdial.narod.ru/j1/F1_18/f1_18.htm).

Многочисленные необычные свойства сконструированной на основании этой спекуляции псевдоевклидовой геометрии пространства-времени появились из-за пренебрежения физическим смыслом происходящих в реальности явлений и из-за неверного истолкования принадлежности членов математического выражения для пространственно-временного интервала.

Сначала путем псевдологических математических ухищрений Эйнштейн выводит выражение, не имеющее никакого отношения к реальному эксперименту, который можно было бы провести, а затем, анализируя само это искусственное выражение, приходит к ложному выводу, что пространство и время есть физически зависимые друг от друга сущности.

Ранее было отмечено, что S^' – расстояние, проходимое светом второй вспышки по часам подвижной системы. У него есть существенное отличие от расстояния, проходимого светом первой вспышки. Это отличие заключается в пути, проходимом самой подвижной системой за время, пока сигнал от первой вспышки достигнет наблюдателя. Оно равно

То есть, пока сигнал от первой вспышки распространится до наблюдателя, сама подвижная система сместится при этом на такое расстояние. Вычитая из расстояния, пройденного первым сигналом, расстояние, пройденное подвижной системой, мы сами строим интервал так, чтобы он был инвариантен преобразованиям Лоренца. Между тем этот интервал, хотя и является динамическим параметром, представляет собой в каждый момент времени просто разность физически разнородных, несовпадающих расстояний. Одно расстояние характеризует распространение электромагнитной волны, второе принадлежит движению физического тела. Интервал искусственно строится таким образом, чтобы обеспечить инвариантность интервала по отношению к преобразованиям Лоренца.

Отсюда видно, что конструирование на его основе псевдоевклидова пространства-времени является лишь математическим приемом, рационализирующим произвольно сконструированные вычисления, но не имеющим реального физического аналога. Интервал физически является вычисляемым по результатам двух разнородных измерений, выполненных в реальном трехмерном пространстве. Таким образом, физическое пространство в специальной теории относительности при движении тела остается трехмерным, евклидовым, не претерпевающим никаких изменений, а конструкция пространства-времени Минковского – Эйнштейна вводится лишь для рационализации математических преобразований и не несет в себе того физического смысла, который вкладывает в него Эйнштейн. То есть в данном случае не реальная физическая картина служит исходным пунктом для описания ее в виде пространства-времени, а, напротив, компактная математическая абстракция без должной критики принимается за реальную физическую картину.

Итак, из всего до сих пор сказанного следует, что, принципиально не выходя за рамки положений теории относительности, не меняя ее логики, оставляя неизменными ее построения и начальные условия (постулаты), по поводу ее свойств можно сделать следующие адекватные ей и соответствующие ее содержанию, но неожиданные заключения:

1. Истинный физический смысл теории относительности заключается в том, что она описывает передачу информации о процессах, а не описывает процессы сами по себе. А преобразования Лоренца описывают лишь кажущиеся изменения параметров, возникающие вследствие переноса их значений из движущейся системы отсчета в неподвижную с помощью распространения света. При этом свет, переносящий информацию о наблюдаемых явлениях, испускается движущимся объектом или отражается от него.

То есть теория относительности есть теория, описывающая радиооптические иллюзии, возникающие при движении материальных тел, наблюдаемых неподвижным наблюдателем.

2. Из положений теории относительности не следует, что время в движущейся системе физически замедляется. Время (продолжительность одинаковых процессов) в подвижной и неподвижной системах остается одним и тем же, но при передаче временных параметров отдаленному наблюдателю с помощью распространения света или электромагнитных волн другого диапазона длительности временных промежутков искажаются из-за собственного движения системы, что и регистрируется им (наблюдателем) как относительность одновременности.

3. Из положений теории относительности не следует, что длина физических тел при движении реально сокращается. Кажущееся их сокращение также регистрируется лишь у отдаленного наблюдателя.

4. Из положений теории относительности не следует, что в природе физически существует предельная скорость движения тел, но из неё следует, что наблюдать эти движения можно только до тех пор, пока скорость движения тела не превысит скорость света.

5. Пространство-время Минковского – Эйнштейна есть лишь абстрактная математическая конструкция и не существует как физическая реальность.

6. Для устранения парадоксов теории относительности нет необходимости менять ее начальные условия и последующие построения, достаточно изменить точку зрения на ее свойства, признав все изменения параметров, описываемые в ней, регистрируемыми (кажущимися), обнаруживаемыми лишь наблюдателем или приборами, регистрирующими свет, испускаемый движущимся объектом или отражающийся от него. При этом соответственно, отпадает необходимость в дополнительном определении истинности или ложности положений теории и постулатов, принятых за основу, исчезает парадоксальность теории, а определение свойств распространения света становится частной задачей физического эксперимента.

7. Для отыскания истинных закономерностей многочисленных явлений, объясняемых в настоящее время с помощью теории относительности, необходимо устранить искажения их, вносимые распространением электромагнитных волн при регистрации этих явлений, что потребует их пересмотра либо переосмысления.

Часть 2. Электродинамика

В части первой настоящей работы была рассмотрена кинематика специальной теории относительности, исходя из построений самой теории и при отсутствии каких-либо изменений или дополнений в этих построениях. Было показано, что движение с постоянной скоростью не влияет на процессы, происходящие в движущейся системе отсчета, – свойства пространства и времени в ней не меняются, а введенное Эйнштейном пространство-время есть просто удобная для вычислений математическая абстракция, не имеющая ничего общего с реальным положением вещей.

То есть промежутки времени, физически заданные в движущейся системе, совпадают по длительности с промежутками времени, заданными аналогичным способом в неподвижной системе. Точно так же обстоит дело и с линейными размерами тел. Но поскольку значения параметров, полученных в этих двух системах, сравниваются лишь с помощью распространения света либо других видов электромагнитного излучения, из-за искажений, получающихся при передаче информации из движущейся системы в неподвижную, наблюдаемые значения временных промежутков и длин будут различаться.

Было также показано, что скорость света не является предельной скоростью движения тел, являясь их предельной наблюдаемой скоростью.

Оставаясь на той же позиции, не подвергая сомнению правильность исходных предпосылок (постулатов) специальной теории относительности и не изменяя дальнейшие построения теории, строго придерживаясь представлений Эйнштейна о природе и свойствах электромагнитных волн и способах их распространения, попробуем теперь выяснить природу независимости скорости света от движения источника, принципа относительности, составляющих фундамент теории, свойств преобразований Лоренца и применимость специальной теории относительности к электромагнитным явлениям, рассмотренным во второй части статьи Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел».

1. Второй постулат

Ни одна проблема теоретической физики за все время существования ее как науки не вызвала такого количества споров, как второй принцип, выдвинутый Эйнштейном в самом начале статьи «К электродинамике движущихся тел». Спектр оценок этого принципа до сих пор колеблется от полного и яростного отрицания, от обвинений автора в непонимании сути элементарных физических процессов до восхищенного преклонения перед «неординарным способом мышления». Между тем ни та, ни другая точки зрения не отражают подлинного содержания примененного принципа.

Как мы ранее уже отметили, сложение скоростей источника света и самого света не меняет доказанный физический смысл относительности одновременности. «Замедление» течения времени наблюдается во всех трех случаях. Эйнштейну же необходимо было согласовать свои построения с известными ему преобразованиями Лоренца. А это было возможно лишь в случае, если скорость света не зависела бы от движения его источника. Поэтому Эйнштейн вынужден был принять независимость скорости света в виде постулата.

Но, сделав такое заявление, Эйнштейн получил дополнительное ограничение в начальных условиях теории. Чтобы его определить, рассмотрим испускание сферической, монохроматической электромагнитной волны пренебрежимо малой длительности из точки в подвижной системе отсчета. Пусть в той же системе движется бесконечное количество приемников излучения в произвольных направлениях и с произвольными, но постоянными скоростями. Согласно второму постулату, скорость света независима от скорости источника, в каком направлении он ни двигался бы. Что касается приемников, то Эйнштейн так высказался об этом в 1914 году в статье «О принципе относительности»: «Здесь вступает в дело теория относительности. Она показывает, что закон постоянства скорости света в пустоте должен одновременно выполняться для движущихся относительно друг друга наблюдателей таким образом, что один и тот же луч света имеет одну и ту же скорость относительно всех этих наблюдателей». [17] Пользуясь этим, применяя преобразования Лоренца и принцип относительности, Эйнштейн извлекает изменяемость временного промежутка в зависимости от скорости движения. Но в п. 3 ч. 1. настоящей работы было показано, что временной промежуток, заданный в равномерно движущейся системе координат, не отличается от аналогичного промежутка, заданного в неподвижной системе, а кажущееся изменение временного промежутка наблюдается лишь у отдаленного наблюдателя при передаче величины промежутка из движущейся системы в неподвижную с помощью распространения света, что полностью отменяет все оправдания Эйнштейна.

Тем не менее, вопреки известным критическим высказываниям, принимая независимость скорости света от движения источников и приемников, он не нарушает общепринятые нормы построения теории. Как ее автор, Эйнштейн имеет полное право формировать начальные условия так, как ему необходимо. Однако, с другой стороны, чтобы теория имела смысл, она должна описывать реальные природные явления хотя бы приближенно.

Какие глубокомысленные суждения по поводу постоянства скорости света не высказывались бы апологетами теории относительности или ее оппонентами, единственная ситуация, при которой это для предлагаемого случая реально (физически) возможно, учитывая, что Эйнштейн отвергал существование передающей среды (эфира), заключается в пренебрежении собственными движениями приемников и источников. То есть, если считать, что скорости собственного движения источника и приемников то можно считать их неподвижными (квазистационарными). Этим приемом Эйнштейн пользуется, например, при описании движения слабоускоренного электрона, но нигде не упоминает об этом. Итак, второй принцип (постулат) в специальной теории относительности Эйнштейна представляет собой ограничение, наложенное в теории на собственные движения источников и приемников излучения (их квазистационарность), что вполне логически и физически допустимо, но, как всякое ограничение, сужает область ее применения.

2. Преобразования Лоренца

Поскольку преобразования Лоренца в специальной теории относительности служат главным инструментом при объяснении явлений и выведении различных следствий, то попробуем выяснить некоторые свойства самих этих преобразований.

Прежде всего, запишем преобразования Лоренца:

Теперь посмотрим, что получится, если в этих преобразованиях условно считать скорость передачи информации, в нашем случае – скорость света, бесконечной. То есть, положим, условно:

Тогда:

То есть преобразования Лоренца прямо переходят в преобразования Галилея. Физически это означает, что преобразования Лоренца могут применяться лишь в том случае, если между измерением параметра в одной системе и получением его значения в другой существует определенное запаздывание. При отсутствии запаздывания преобразования Лоренца переходят в преобразования Галилея.

Это означает, в свою очередь, что если мы используем физические параметры непосредственно в той системе, где мы их измеряем, без указания на расстояние, разделяющее источник параметра и точку, где находится неподвижный наблюдатель, то мы автоматически применяем преобразования Галилея, так как в этом случае параметры определяются мгновенно, в тот момент времени, который и описывается. Иными словами, без физической передачи параметра из одной системы в другую с помощью распространения света не существует возможности применения преобразований Лоренца. И, наоборот, применение преобразований Лоренца к вычислению физических параметров автоматически влечет за собой описание передачи их из одной системы в другую с помощью распространения света (или иных видов электромагнитного излучения). Напомним только, что сами по себе преобразования Лоренца подразумевают движение одной из систем отсчета со скоростью v.

Рассмотрим теперь другую сторону применения преобразований Лоренца. Совместим обе системы – подвижную и неподвижную – так, чтобы

в момент времени

Тогда из преобразований Лоренца получим То есть и при этом условии в конечном счете получаем переход преобразований Лоренца в преобразования Галилея. Физически это опять означает, что преобразования Лоренца могут применяться только в том случае, если между подвижной и неподвижной системами существует некоторое расстояние, которое и создает необходимое запаздывание между измерением параметра и передачей его из системы в систему. Эйнштейн в своих доказательствах при построении теории часто использует прием совмещения систем отсчета при но он никогда не учитывает последствий того, что при этих условиях он фактически переходит от использования преобразований Лоренца к использованию преобразований Галилея. Кроме этих особенностей преобразований, нужно отметить еще следующее. Если мы имеем два движения с разными скоростями, но применяем для их описания преобразования Галилея, то это означает, что оба движения рассматриваются как происходящие в одной неподвижной абсолютной метасистеме отсчета. Эйнштейн называет ее «покоящимся пространством», или координатной системой, «в которой справедливы уравнения механики Ньютона». А сами преобразования в таком случае представляют собой лишь вычислительный прием, позволяющий находить параметры одного движения через параметры другого. Физически можно считать, что наблюдатель располагается в произвольной точке пространства и получает сигналы о параметрах любого движения мгновенно, без затраты времени. Таким образом, применяя преобразования Галилея, мы имеем два абсолютных движения с разными скоростями в одной неподвижной абсолютной системе отсчета, даже если одно из этих движений и имеет нулевую скорость в этой системе. Что касается преобразований Лоренца, то они принципиально отличаются от преобразований Галилея тем, что описывают движение тела в различных движущихся и находящихся на некотором расстоянии друг от друга системах отсчета. Если наблюдатель находится в системе, считающейся неподвижной, то параметры движения тела, находящегося в системе, считающейся подвижной, передаются этому наблюдателю с помощью распространения света, что предполагает определенное запаздывание сигнала, так как скорость света принимается постоянной. Если наблюдатель переходит в подвижную систему отсчета, движущуюся по отношению к неподвижной со скоростью v, то он по-прежнему считается неподвижным и принимает сигнал из ранее неподвижной системы, которая теперь считается движущейся со скоростью – v. Отсюда видно, что в случае применения преобразований Лоренца, т.е. при переходе к описанию относительного движения, наблюдатель принципиально не может регистрировать параметр одновременно в обеих системах отсчета. Одно значение параметра он наблюдает, а другое, заданное у источника сигнала непосредственно, может лишь вычислить.

Из сказанного вытекает важное следствие. Когда к параметрам, полученным непосредственно в соответствии с преобразованиями Галилея (т.е. в абсолютной системе отсчета) применяются преобразования Лоренца, результат такого вычисления отличается от результата, полученного, когда преобразования Лоренца применяются к параметрам, определенным в соответствии с преобразованиями Лоренца (т.е. в относительной системе отсчета). Чтобы определить предполагаемую разницу, обратимся к самим преобразованиям, а для простоты возьмем только одну ось координат и выразим координату x, взятую в неподвижной системе, через ту же координату, взятую в подвижной системе.

Для преобразований Галилея:

Для преобразований Лоренца:

где

Применим теперь преобразования Лоренца к обоим значениям координаты x. Обозначим при этом координату в движущейся системе после такого преобразования через x'' .

Для преобразований Лоренца:

т. е. мы убеждаемся, что параметры, определенные в относительной системе, инвариантны к преобразованиям Лоренца, что и следовало ожидать. Проделаем теперь то же самое с параметром, определенным в абсолютной системе (для преобразований Галилея):

Физически это означает, что применение преобразований Лоренца к параметрам процесса в абсолютной системе описывает наблюдение из движущейся системы удаленного источника света, а применение преобразований Лоренца к параметрам в относительной системе отсчета описывает наблюдение источника света наблюдателем, находящимся в движущейся системе из другой движущейся системы и сохраняет величину параметра неизменной, если векторы скоростей этих систем равны и направлены одинаково. При неравенстве этих одинаково направленных векторов переданные параметры дополнительно искажаются. Поэтому применение преобразований Лоренца к параметрам движущейся системы требует тщательного учета направлений и величины скоростей исследуемых систем. Прием совмещения начала относительно движущихся систем отсчета в момент времени есть точно такой же переход из относительных систем отсчета в абсолютную, и применять его без дополнительного исследования правомерности применения такого приема нельзя.

Из всего выясненного можно заключить следующее: применение преобразований Лоренца принципиально отличается от применения преобразований Галилея наличием расстояния между началом координат подвижной и неподвижной систем и времени, необходимого для передачи параметра из одной системы в другую с помощью распространения света. При отсутствии любого из этих условий применять преобразования Лоренца к физическим закономерностям некорректно, т.к. в таком случае невозможно считать движения, к которым применяются преобразования Лоренца, относительными движениями. Поэтому при совмещении систем координат

в момент времени необходимо дополнительное и скрупулезнейшее исследование результатов совмещения абсолютной и относительной систем в каждом отдельном случае использования этого приема.

На основании вышеизложенного можно сказать, что и уравнения, содержащие физические параметры, которые рассматриваются в теории, можно условно разделить на две резко различающиеся группы. Если воспользоваться терминологией Минковского, то первая группа – это «галилеоподобные» уравнения, в которых подразумевается использование абсолютного времени и которые описывают движения в абсолютной системе отсчета; вторая группа, соответственно, «лоренцеподобные» уравнения, в которых подразумевается использование местного времени и которые описывают относительные движения. В «галилеоподобных» уравнениях переменные являются одномоментно заданными в движущейся и неподвижной системах, т. е. представленными в одной неподвижной абсолютной системе отсчета. В «лоренцеподобных» уравнениях обязательно присутствие параметров, физически заданных в движущейся системе, но недоступных для непосредственного измерения и поэтому наблюдаемых с помощью регистрации света или электромагнитных волн другого диапазона из неподвижной системы, что характеризует относительные движения. Главным же признаком, их характеризующим, служит коэффициент искажения параметра

появляющийся в уравнениях при применении преобразований Лоренца, т.е. при передаче его (параметра) из движущейся системы к неподвижному наблюдателю.

Для правильного понимания физики применения преобразований Лоренца дополнительно необходимо также пояснить выражение «…наблюдаемый из покоящейся системы…», употребляемое Эйнштейном при описании каждого мысленного эксперимента в кинематической части статьи или при объяснении результатов математических преобразований в электродинамической ее части. Поскольку, как мы уже доказали, перенос параметров движущихся тел либо процессов, происходящих в движущихся системах, к неподвижному наблюдателю происходит исключительно с помощью распространения света или электромагнитных волн другого диапазона, то наблюдение передаваемых параметров сводится во всех случаях либо к визуальной фиксации световой волны непосредственно наблюдателем, либо к регистрации ее с помощью методов, улавливающих изменения характеристик волны, позволяющих определить передаваемый параметр в виде величины соответствующей единицы измерения. То есть наблюдение того или иного процесса в теории относительности – это действие, производимое наблюдателем в соответствии с прямым смыслом этого слова. Сводить наблюдение к производству некоего опыта по отношению к исследуемому явлению, не используя описания физической регистрации или визуализации световой волны, означает намеренное искажение физического смысла исследуемого явления. Иными словами, в реальном эксперименте, чтобы иметь подлинные параметры, наблюдая движущееся тело или процесс в движущейся системе, мы должны так физически реально модулировать световую волну, распространяющуюся из подвижной системы в неподвижную, их существенными для данного эксперимента параметрами, чтобы после обработки результатов реальных наблюдений получить искомое значение этих параметров.

Существует еще одна особенность применения преобразований Лоренца к вычислению физических параметров. Поскольку лоренцевы преобразования описывают перенесение параметра из движущейся системы к неподвижному наблюдателю, как уже было многократно показано, исключительно с помощью распространения света, встает вопрос: все ли параметры можно таким образом передать?

Ответ дает эксперимент. Сколько лет уже ищут «темную энергию» и «темную материю» и никак не могут найти. А ищут как раз астрофизически, путём регистрации неких сигналов. Значит, не все можно таким образом передать. В некоторых случаях прямой регистрации не получается.

Поэтому, прежде чем применять преобразования Лоренца к какому-нибудь параметру, например, к массе или энергии, нужно специально и тоже очень скрупулезно доказывать, что это физически возможно, то есть, что эти параметры возможно передать с помощью распространения света или электромагнитных волн другого диапазона. Теоретически можно описать что угодно, но для физической науки представляет интерес лишь то, что подтверждается на практике.

3. Принцип относительности

Рассматривая в п. 2 ч. 1 настоящего исследования распространение света, мы фиксировали наблюдение за этим процессом из неподвижной системы. В результате было получено соотношение:

где t' – промежуток времени, реально заданный в движущейся системе;

t – промежуток времени, отсчитанный по часам отдаленного наблюдателя.

Теперь, используя в описанном эксперименте принцип относительности в толковании Эйнштейна, попробуем найти физический смысл самого принципа относительности в применении к распространению света.

В согласии с принципом относительности, симметрично обратим наблюдаемую картину, переведя наблюдателя, до сего времени находившегося в неподвижной системе отсчета, в систему движущуюся, поместив его в точку, откуда ранее испускалась вспышка света, и, соответственно, чтобы остаться в сфере применения преобразований Лоренца, переместим источник, излучающий вспышку, в неподвижную систему, в точку, где ранее находился наблюдатель. Теперь, как и раньше, наблюдатель считается у нас неподвижным, а источник света движется относительно наблюдателя со скоростью -v.

Только таким способом в нашем случае можно добиться относительности движения двух систем, применяя преобразования Лоренца.

Является ли движение абсолютным или относительным в нашем случае, определяется не столько самим движением систем отсчета друг относительно друга, сколько способом наблюдения этого движения. Если наблюдение ведется (условно) из произвольной точки пространства и момент этого наблюдения совпадает с моментом наблюдаемого движения, т. е. при этом употребляется абсолютное время, то такое движение является абсолютным. Если наблюдение движения в одной из систем отсчета производится из другой системы и момент наблюдения не совпадает с моментом наблюдаемого движения, то есть употребляется «местное» время, то такое движение будет являться относительным.

Найдем теперь в нашем эксперименте соотношение между интервалом времени в подвижной и неподвижной системах, поменяв их местами.

Систему обозначений, принятую ранее, оставим без изменений.

Проделав соответствующие п. 2 ч. 1 преобразования, можно записать:

что дает нам выражение:

Теперь t – промежуток времени, реально заданный в ранее неподвижной, а сейчас движущейся со скоростью – v системе, а t' – промежуток времени, отсчитанный по часам отдаленного наблюдателя, находящегося в ранее движущейся, но считающейся теперь неподвижной системе.

Как видно из представленного, в форме уравнений никаких изменений не произошло, но поменялись индексы у промежутка времени, причем симметричным образом. Отсюда следует: принцип относительности в применении к распространению света действительно заключается в перемещении наблюдателя из неподвижной системы отсчета в движущуюся, что приводит к симметричному преобразованию индексов физического параметра в уравнениях, описывающих такое распространение. Это полностью совпадает с трактовкой принципа относительности самим Эйнштейном в § 6 рассматриваемой статьи и подтверждает правильность сделанного симметричного изменения всей картины явления. В свою очередь, это подтверждает, что описание последствий перехода наблюдателя из неподвижной системы в подвижную также с необходимостью соответствует преобразованиям Лоренца. Именно отсюда вытекает неизменность самого выражения при симметричной смене индексов.

В нашем конкретном эксперименте промежуток времени, ранее отсчитываемый по часам отдаленного наблюдателя, становится промежутком, реально заданным в движущейся системе, а промежуток времени, ранее реально заданный в движущейся системе, становится промежутком, отсчитанным по часам отдаленного наблюдателя. Единственное, что при таких преобразованиях остается неизменным, – это коэффициент искажения длительности первоначально заданного в движущейся системе промежутка времени при передаче сигнала с помощью распространения света, что является в данном случае математическим выражением смысла принципа относительности.

В результате, если мы переходим из неподвижной системы в движущуюся, то, чтобы получить реально заданный промежуток времени (t), нужно, в соответствии с ранее приведенным правилом, отсчитываемый неподвижным наблюдателем промежуток (в данном случае t^') разделить на коэффициент искажения значения параметра, появляющийся при передаче его длительности распространением света. Но, применяя принцип относительности к реальным явлениям, происходящим в ходе исследования реальных природных процессов, необходимо учитывать особенность применения преобразований Лоренца, заключающуюся в обязательном описании при этом испускания или отражения света от движущегося тела или процесса в движущейся системе. Если пренебречь этим принципом, то результаты такого исследования будут содержать значительное число парадоксов, несоответствий и «сенсационных» результатов такого исследования. При анализе принципа относительности мы одновременно с наблюдателем перемещали и источник света, меняя их местами. Тем самым мы сохраняли передачу параметров подвижной системы в неподвижную с помощью распространения света. В реальном эксперименте может сложиться ситуация, что при перемещении наблюдателя он не сможет получать из бывшей неподвижной, а теперь движущейся системы, испускаемой или отраженной световой волны. В этом случае принцип относительности становится неприменимым, так как преобразования Лоренца не будут иметь реального эквивалента в физике эксперимента. Поэтому всякий раз при применении принципа относительности, независимо – в реальном эксперименте, либо при составлении описания мысленного эксперимента —необходимо тщательно проверять возможность передачи параметров из системы в систему с помощью распространения света.

4. Преобразование уравнений Максвелла – Герца для пустого пространства

Предваряя изложение своей теории, в самом начале статьи «К электродинамике движущихся тел», Эйнштейн пишет: «Известно, что электродинамика Максвелла в современном ее виде приводит в применении к движущимся телам к асимметрии, которая не свойственна, по-видимому, самим явлениям». [18]

И далее: «Эти две предпосылки достаточны для того, чтобы, положив в основу теорию Максвелла для покоящихся тел, построить простую, свободную от противоречий электродинамику движущихся тел». [19]

Таким образом, используя две предпосылки (принцип относительности и принцип постоянства скорости света), впоследствии принятые как постулаты, Эйнштейн обещает построить физически непротиворечивую электродинамику движущихся тел.

По-прежнему ничего не меняя в построениях теории, попробуем выяснить, насколько последовательно он выполнил свое обещание.

Продолжим анализ статьи.

«Если мы применим к этим уравнениям (Максвелла – Герца. – Л.М.) преобразование, которое было получено в § 3, и отнесем электромагнитные процессы к введенной там координатной системе, движущейся со скоростью v…». [20]

Поскольку уравнения Максвелла – Герца для пустого пространства вначале берутся без указания на расстояние, разделяющее распространяющуюся волну (фронт волны) и наблюдателя, то это значит, что они относятся к волне, находящейся в произвольной точке пространства, а скорость распространения сообщения о ее параметрах к наблюдателю, в соответствии с преобразованиями Галилея, считается бесконечной. В этом случае наблюдатель может находиться как в точке распространения фронта волны, так и в произвольной точке пространства. То есть, как было показано ранее, уравнения принадлежат неподвижной абсолютной системе координат и являются «галилеоподобными». Эти уравнения принадлежат не относительной неподвижной системе K, как утверждает Эйнштейн в начале § 6, а той метасистеме, в которой располагаются обе относительные системы (k и K), то есть покоящемуся пространству, введенному Эйнштейном в § 3 кинематической части статьи «К электродинамике движущихся тел».

Применяя преобразования Лоренца к этим уравнениям, Эйнштейн описывает уже «лоренцеподобными» уравнениями процесс распространения волны из абсолютной неподвижной системы координат в относительную подвижную, где у него находится наблюдатель и заряд, действие волны на который он исследует. А теперь посмотрим, что на самом деле вытекает из построений Эйнштейна. Подчеркнем еще раз, что в данном случае мы не пытаемся исправить специальную теорию относительности, не предлагаем взамен неё другой вариант теории, а, основываясь исключительно на том, что предложено самим Эйнштейном, без малейших поправок, делаем выводы, на самом деле следующие из построений его теории.

Проделав необходимые для данного случая вычисления, Эйнштейн заключает: «Мы видим, что в изложенной теории электромоторная сила играет роль вспомогательного понятия, которое своим введением обязано тому обстоятельству, что электрические и магнитные поля не существуют независимо от состояния движения координатной системы» (выделено мной. – Л.М.).

Ясно, что асимметрия, упомянутая во введении при рассмотрении токов, возникающих вследствие относительного движения магнита и проводника, исчезает. Вопросы о том, где „сидят“ электродинамические силы (униполярные машины), также теряют смысл». [21]

Тем самым Эйнштейн объявляет, что задачу, поставленную в самом начале статьи «К электродинамике движущихся тел», он выполнил.

Между тем перед нами вторая критическая точка теории.

Говоря, что «электрические и магнитные поля не существуют независимо от состояния движения координатной системы», Эйнштейн объявляет существование полей явлением, зависящим от точки наблюдения. Но если продолжать в точности придерживаться логики рассуждений Эйнштейна, то такое заявление прямо противоречит первому постулату, выдвинутому им в начале статьи «К электродинамике движущихся тел»: «Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к которой из двух координатных систем, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, эти изменения состояния относятся». [22] А это значит, по Эйнштейну, что поля, существующие в одной системе отсчета, должны сохраняться и в другой. Конечно, в зависимости от точки наблюдения поля в некоторых пределах могут видоизменяться, но исчезать полностью или появляться из ниоткуда, по Эйнштейну же, они не могут. Он же несколькими страницами позже заявляет, что в зависимости от точки зрения наблюдателя поля могут пропадать и появляться. То есть в одной статье по одному и тому же поводу он допускает взаимоисключающие утверждения.

Чтобы подкрепить свой вывод о появлении и исчезновении полей, Эйнштейн в этом случае принимает, что свойства пространства и времени в движущейся и неподвижной системах отсчета существенно различаются – в движущейся системе физически сокращаются длины тел и удлиняется время. Именно поэтому электрические и магнитные поля могут, с его точки зрения, появляться и исчезать. Как это происходит, можно увидеть у Фейнмана, когда он, применяя специальную теорию относительности для анализа взаимодействия заряда и тока, прямо объясняет появление электрического поля у движущейся проволоки изменением ее длины в зависимости от скорости движения. [23]

А такое понимание физических эффектов есть прямое следствие сделанного в § 4 статьи произвольного заявления относительно замедления хода движущихся часов.

Но в ч. 1 настоящей работы было доказано, что свойства пространства и времени в движущейся системе не меняются, что этот эффект регистрируется лишь у неподвижного наблюдателя при наблюдении им движения издалека за счет конечности скорости распространения электромагнитных волн и движения системы. Если бездоказательно принять, как предлагает Эйнштейн, что свойства пространства и времени в движущейся системе реально изменяются, то действительно можно заявить, что «вопросы о том, где сидят электродинамические силы, также теряют смысл». Но если все изменения параметров суть «наблюдаемые из неподвижной системы» отдаленным наблюдателем за счет изменившегося времени распространения сигнала, то асимметрию при рассмотрении токов, возникающих вследствие относительного движения магнита и проводника, о которой он говорит в начале статьи, невозможно объяснить как с точки зрения теории Максвелла, так и с точки зрения теории Эйнштейна. То есть сила, которая действует на заряды, реальна и поддается измерению, а объяснение ее появления сводится у него к радиооптической иллюзии. А, значит, вопрос о том, где «сидят» электродинамические силы, приобретает прежнюю остроту. Исходя из представленного видно, что специальная теория относительности не устраняет недостатки теории Максвелла, а лишь добавляет к их числу свои собственные. Стало быть, задача, которую поставил перед собой Эйнштейн в начале рассматриваемой статьи, вопреки его заявлению, не решена. Учитывая все вышеприведенное, разбираться далее в деталях преобразования Эйнштейном электромагнитных полей в рассматриваемом разделе не имеет смысла.

Что касается самого способа преобразования переменных, примененного Эйнштейном, менее всего он может считаться автором этого способа. До него этот способ разработал Лоренц, исследуя электродинамику движущихся тел [24], а позже уточнил Пуанкаре [25], который, соответственно, и назвал уточненные преобразования преобразованиями Лоренца. Ясно, что Эйнштейн, который применил это название в статье, знал содержание работ Лоренца и Пуанкаре и впоследствии использовал его в своей работе.

5. Теория аберрации и эффект Доплера

Рассматривая эффект Доплера, Эйнштейн замечает: «Выясним теперь, каковы свойства этих (электромагнитных. – Л.М.) волн, когда они исследуются наблюдателем, находящимся в покое относительно движущейся системы k. Применив найденные в § 6 формулы преобразования напряженности электрического и магнитного полей, а также полученные в § 3 формулы преобразования координат и времени…». [26]

Здесь Эйнштейн заявляет, что волна непосредственно исследуется в движущейся системе. На самом деле, как уже было сказано, волна наблюдается из движущейся системы.

Разница между непосредственным исследованием характеристик волны в движущейся системе отсчёта и их наблюдением из этой системы заключается, при применении преобразований Лоренца, в расстоянии между источником волны и наблюдателем и запаздывании между моментом испускания волны источником и моментом ее регистрации у наблюдателя. Из-за этого наблюдаемые характеристики изменяются с соответствующим коэффициентом искажения.

Впоследствии, когда Эйнштейн переходит от свойств электромагнитных волн, непосредственно «исследуемых наблюдателем», находящимся в подвижной системе, к исследованию свойств бесконечно удаленного источника света, «частота которого равна γ», а значит, заменяет декларированное им ранее исследование свойств волн в подвижной системе, наблюдением (восприятием) света, пришедшего от этого бесконечно удаленного источника, он переходит от исследования параметров в абсолютной системе отсчета в первом случае, к наблюдению их в относительной системе. Таким образом, Эйнштейн для получения результата, согласующегося с опытом, вынужден переходить на адекватную реальности позицию, описанную в начале настоящей части исследования. Поскольку преобразования Лоренца, как ранее неоднократно уже было сказано, описывают передачу параметров исключительно с помощью распространения света, выкладки Эйнштейна относительно аберрации и эффекта Доплера не требуют какой-либо коррекции самой теории относительности, учитывая, что она имеет ограничения в начальных условиях и не является точной теорией. Полемика, ведущаяся вокруг рассматриваемого раздела теории до настоящего времени, сводится в основном к признанию или отрицанию постоянства скорости света. Но это ограничение теории абсолютно строгого экспериментального подтверждения в настоящее время не имеет, как не имеет и абсолютно строгого экспериментального его опровержения. Экспериментаторы с переменным успехом демонстрируют доказательства то за, то против. Это означает, что у исследователей, опирающихся на теорию Максвелла, до сих пор нет еще достаточно ясного понимания природы и свойств электромагнитных волн.

Поэтому теорию аберрации и эффекта Доплера, изложенную в теории относительности, можно принять как удовлетворительно отражающую реальные явления, но с определённой степенью точности.

6. Преобразование энергии лучей света. Теория давления, производимого светом на идеальное зеркало

Рассматривая распространение света, Эйнштейн пишет: «Так как равняется энергии света в единице объема, то на основании принципа относительности величину мы должны рассматривать как энергию света в движущейся системе. Поэтому величина была бы отношением энергии определенного светового комплекса, „измеренной в движении“, к энергии того же комплекса, „измеренной в покое“, если бы объем светового комплекса оставался бы одним и тем же при измерении в системах k и K». [27]

Далее он определяет условия, при которых происходят эти измерения: «…Если наблюдение ведется в системе k, т. е. какова будет энергия этого светового комплекса относительно системы k». [28]

Судя по его собственным высказываниям, энергия светового комплекса у него, с одной стороны, измеряется в системе k и, в то же время, с другой стороны, наблюдается из системы k, т. е. он путает абсолютную галилееву систему отсчёта и относительную лоренцеву. Правильнее здесь было бы писать: «наблюдаемой в движении, к измеренной в покое». А значит, ясное понимание физической картины явления у него отсутствует. Кроме этого, говоря о световом комплексе, он не уточняет, какой тип световой волны рассматривает – плоскую, сферическую или какого иного вида. Но поскольку мы с самого начала объявили, что не будем вносить в его теорию никаких изменений, то и в данном случае мы последуем за Эйнштейном, принимая его выкладки такими, какими он их представил.

Продолжим анализ. Если судить по тому, что далее он использует в уравнении эллипсоида величину, обратную релятивистскому радикалу, речь все-таки идет о наблюдении величины физического параметра, в качестве которого здесь выступает энергия света, заключенная в некотором объеме, значение которой переносится распространением света же из неподвижной системы в движущуюся. То есть говорится о применении преобразований Лоренца вместе с принципом относительности. Поскольку сам Эйнштейн не детализирует в этом случае условия наблюдения параметра, на вопросах измерения энергии в движении и в покое стоит остановиться особо.

До Эйнштейна, а точнее, до его электродинамики движущихся тел (разработанной первоначально Лоренцем), вопрос вычисления энергии таких тел решался просто. Поскольку в то время известны были лишь преобразования Галилея, передача информации из движущейся системы в неподвижную (и наоборот) молчаливо считалась мгновенной, т.е. скорость передачи сигнала принималась бесконечной, а, значит, наблюдатель одновременно и непосредственно имел значения параметров тела для любого момента времени. Местоположение наблюдателя в этом случае не играло роли, можно было бы считать, например, что наблюдатель находится в произвольной точке пространства. А это означало, что преобразования Галилея описывали в рассматриваемом случае разные движения в одной и той же абсолютной системе отсчета, о чем уже неоднократно и подробно было заявлено. Выбор той или иной системы в таком случае ограничивался выбором скорости движения тела. В подвижной системе она была равна нулю. В неподвижной она принимала значение v.

Поэтому, когда речь идет о параметрах световой волны, и Эйнштейн пишет: «Пусть падающий свет характеризуется величинами (отнесенными к системе K)» [29], все величины, употребляющиеся в дальнейших расчетах, у него непосредственно измеряются вовсе не в системе K, а в абсолютной системе, где находится наблюдатель, который имеет результаты измерения мгновенно, без малейшей задержки, в любой момент времени.

То есть везде, где рассматриваются физические параметры, полученные непосредственно в самой системе отсчета без передачи их в другую систему с помощью распространения электромагнитных волн, это эквивалентно применению преобразований Галилея, о чем тоже уже говорилось. Не следует только считать, что в этом случае преобразования Галилея применяются реально. Речь идет лишь о том, что параметры, определенные подобным образом, имеют смысл и должны употребляться так же, как если бы с их помощью решались задачи с применением преобразований Галилея. Параметры движения, измеренные наблюдателем, никуда не передаются и используются для вычислений в той системе, где они измерены, т.е. энергия тела действительно измеряется в движении (при измерении в неподвижной системе) и в покое (при измерении в подвижной системе). Оба случая различаются лишь использованным значением скорости.

Но когда речь идет о «наблюдении из движущейся системы», что является основополагающим принципом специальной теории относительности, т.е. в случае применения преобразований Лоренца, ситуация оказывается не столь однозначной. Время передачи сигнала уже не равняется нулю, оно равно времени, затрачиваемому светом, чтобы преодолеть расстояние, разделяющее наблюдателя и наблюдаемый объект. Наблюдатель в этом случае может занимать место либо в движущейся системе, либо в неподвижной. Соответственно этому, и объект наблюдается либо из неподвижной системы, сигнал в которую передается из движущейся, либо из движущейся, сигнал в которую передается из неподвижной, которая, в силу принципа относительности, считается движущейся со скоростью -v. В любом случае расстояние между неподвижным наблюдателем и движущимся телом обязательно сохраняется. Но при переходе наблюдателя из относительной системы K в относительную систему k возникает специфическая трудность в применении преобразований Лоренца для переноса параметров. Если мы наблюдаем, например, движение тела из неподвижной системы, то это означает распространение света, переносящего значения параметров, из движущейся системы, связанной с движущимся телом, в неподвижную, к наблюдателю, что физически вполне естественно. Но если мы захотим, согласно принципу относительности, перенести наблюдателя в систему движущуюся, туда, где тело подвижно, то, чтобы между наблюдателем и телом, движение которого он наблюдает, оставалось расстояние, которое и преодолевает свет (поскольку речь идет о преобразованиях Лоренца), мы должны само тело перенести в неподвижную систему, где ранее находился наблюдатель, что невозможно, так как при любых преобразованиях сам процесс, каков бы он ни был, в том числе и движение тела, не меняет своего местоположения в системах отсчета. Эйнштейн понимает это затруднение и находит выход весьма своеобразным способом. Заметим только, что и в этом случае Эйнштейн не единолично разработал этот способ, а воспользовался результатами Лоренца и Пуанкаре.

Во-первых, сначала он считает тело покоящимся (квазистационарным) в неподвижной абсолютной системе и измеряет непосредственно в ней его параметры. Потом он применяет к ним принцип относительности, заставляя в соответствии с этим принципом неподвижное в неподвижной абсолютной системе тело двигаться со скоростью -v относительно подвижной ранее системы, где теперь находится наблюдатель, считающийся неподвижным. То есть переходит к наблюдению движущегося тела отдаленным неподвижным наблюдателем (в относительную систему), но уже благодаря применению принципа относительности и преобразований Лоренца к параметрам неподвижного ранее тела, что само по себе значительно снижает точность теории. Таким образом, всякий раз, когда Эйнштейн применяет преобразования Лоренца к параметру, определённому в абсолютной системе (которая считается у него движущейся со скоростью –v), подвижная система считается у него неподвижной (из-за применённого принципа относительности) и параметры передаются вследствие этого к неподвижному наблюдателю. Поэтому в дальнейшем, когда описываются следствия применения преобразований Лоренца, и употребляется словосочетание «неподвижный наблюдатель» нужно учитывать, что реально он может находиться в подвижной системе отсчёта, в то время как «движущееся тело» будет находиться в абсолютной системе и будет неподвижным. Естественно, что в случае наблюдения издалека параметров движущегося тела, в данном случае его энергии, этот параметр искажается в результате его (тела) движения и изменения времени распространения сигнала от него к наблюдателю. То есть значение энергии, полученное наблюдателем (издалека), если такое значение в принципе можно передать с помощью распространения света, будет отличаться от значения, определенного в абсолютной системе отсчета (вблизи). В элементарном случае коэффициент искажения будет

в более сложных случаях коэффициент может принимать иные значения, сохраняющие, тем не менее, в своем составе релятивистский радикал в том или ином виде.

Точно так же выглядит ситуация, когда речь идет о параметрах самой световой волны. Предположим, что мы сначала измерили ее энергию, находясь в точке ее излучения, т. е. в абсолютной системе отсчета. Если теперь мы каким-либо образом сможем определить эту энергию, находясь на некотором расстоянии от точки излучения и из движущейся системы, т. е. в относительной системе отсчета движущимся наблюдателем, то значение энергии, которое мы получим, уже не будет совпадать со значением, полученным ранее, за счет того же изменения времени распространения волны, возникающего при движении наблюдателя. Значение ее энергии будет искажено на тот же коэффициент, что и при наблюдении параметров самого излучающего тела. Между тем это будет та же самая волна, энергию которой мы измеряли, находясь вблизи нее, в точке излучения, и энергия которой осталась неизменной. Конечно, в этом случае необходимо дополнительно определить тип распространяющейся волны и величину изменения ее параметров с увеличением расстояния от точки излучения до точки наблюдения. Но уже только за счет изменения условий наблюдения, а именно за счет движения наблюдателя, мы получим другое, искаженное значение ее энергии. Для того чтобы узнать истинное значение наблюдаемого значения параметра, необходимо по общему правилу разделить его на коэффициент искажения, присущий данному конкретному случаю наблюдения.

Поэтому, когда Эйнштейн вычисляет отношение энергий света в подвижной и неподвижной системах, то он фактически вычисляет суммарный коэффициент искажения параметра, переданного при помощи распространения света. То есть

или при

где есть вычисленный суммарный коэффициент искажения величины передаваемой энергии.

По той же причине далее, когда Эйнштейн вычисляет давление света на зеркало, то, чтобы получить «согласие с другими теориями», ему приходится отбрасывать коэффициент, показывающий искажение величины давления при передаче его значения с помощью распространения света, выделяя в выражении

которое характеризует величину светового давления, наблюдаемую неподвижным наблюдателем, лишь ту его часть, которая относится непосредственно к самому явлению:

И это вполне естественно, так как, применяя преобразования Лоренца для вычисления параметров процессов, определяемых отражением от зеркала, он, в конечном счете, получает описание передачи этих параметров с помощью распространения света от движущегося источника из-за применения принципа относительности и преобразований Лоренца, что сопровождается появлением в уравнениях коэффициента, указывающего на искажение величины параметра, происходящее при такой передаче. И, чтобы получить реально значимые величины, ему приходится отбрасывать коэффициент этих искажений.

Получив таким образом совпадающее с «опытом и другими теориями» выражение, Эйнштейн заключает: «Примененным здесь методом могут быть решены все задачи оптики движущихся тел. …Благодаря этому, каждая задача оптики движущихся тел сводится к задачам оптики покоящихся тел». [32]

Если против первого заявления существенных возражений быть не может – специальная теория относительности действительно есть теория оптики движущихся тел, т.е. теория возникающих при этом радиооптических иллюзий, хотя и с определенными ограничениями и отнюдь не для всех известных явлений, – то второе заявление не соответствует действительности. Как уже было выяснено, применение преобразований Лоренца к параметрам движения тел в совокупности с принципом относительности само по себе является весьма условным приемом. Во-первых, при этом приходится переходить из абсолютной системы в относительную, а во-вторых, придание неподвижному (в абсолютной метасистеме) телу относительной скорости за счет движения наблюдателя, к которому переносятся параметры такого тела, возможно далеко не во всех случаях. Напротив, каждая подобная задача должна решаться строго индивидуально, с тщательным учетом и исследованием всех сопутствующих обстоятельств. Да и учет искажений, вносимых в этом случае в наблюдаемую картину процессом распространения электромагнитных волн, требует подробного анализа каждого такого случая в отдельности.

7. Преобразование уравнений Максвелла – Герца с учетом конвекционных токов

О преобразовании полей в специальной теории относительности было достаточно сказано в п. 4 настоящей работы. Добавление в теорию источников поля не вносит ничего нового в способ объяснения явления. Но, пытаясь построить электродинамику движущихся тел с этими источниками, Эйнштейн попадает в порочный круг. Построение всей своей электродинамики он, как известно, начинает с постулирования принципа относительности (первый постулат). Далее, на основании этого постулата и постулата независимости скорости света от движения источника следует вывод преобразований Лоренца. Далее, применяя эти преобразования к уравнениям Максвелла с учетом конвекционных токов, Эйнштейн показывает, что уравнения сохранили свою форму и в этом случае. Отсюда он выводит, что «электродинамическая основа лоренцовской электродинамики движущихся тел (в интерпретации А. Эйнштейна. – Л. М.) подчиняется принципу относительности, если исходить из наших кинематических принципов». [33]

Однако он в очередной раз «забывает» то обстоятельство, что для сохранения формы уравнений нужно было еще раз дополнительно применить к уравнениям принцип относительности, приняв, что штрихованные и нештрихованные параметры совпадают. Кроме того, эти самые кинематические принципы как раз и заключаются в применении принципа относительности ко всей теории. То есть, подчинив сначала этому принципу все свои построения, применив его в преобразованиях несколько раз, создав электродинамику, основанную на принципе относительности, в итоге, как следствие, как новый результат, Эйнштейн заключает, что такая электродинамика подчиняется принципу относительности. Классический circulus vitiosus! Кроме этого, здесь присутствует еще одно произвольное заявление, хотя и не имеющее столь решающего значения, как предыдущие два.

«Если представить себе, что заряды неизменно связаны с очень малыми твердыми телами (ионы, электроны), то эти уравнения являются основой электродинамики Лоренца и оптики движущихся тел». [34]

Поскольку гипотеза полевого строения всей материи на данный момент не доказана, а в используемые уравнения Максвелла и в итоговые уравнения, полученные Эйнштейном, принципиально не входит величина массы и другие параметры твердых тел, о которых говорит Эйнштейн, то распространять эту часть теории относительности на всю электродинамику Лоренца без специального обоснования было бы, по меньшей мере, некорректно. Соображения же по поводу оптики движущихся тел были уже высказаны в предыдущем разделе.

8. Динамика (слабо ускоренного) электрона

Настоящий раздел теории относительности был вызван к жизни желанием Эйнштейна объяснить результаты опытов Томсона и Кауфмана и тем самым подтвердить правильность своей теории.

По-прежнему ничего не меняя в логике и построениях специальной теории относительности по поводу движения заряженной частицы, попробуем выяснить соответствие формализма ее описания в теории физическому смыслу поведения массы частицы в электромагнитных полях.

Эйнштейн так описывает начальные условия рассматриваемого эксперимента: «Если электрон находится в покое в течение определенного промежутка времени, то в ближайший за ним элемент времени движение электрона, поскольку оно является медленным (выделено мной – Л.М.), будет описываться уравнениями:

где – координаты электрона;

а µ – масса электрона.

Далее пусть электрон в течение определенного промежутка обладает скоростью v. Найдем закон, согласно которому электрон движется в непосредственно следующий за этим промежутком элемент времени». [35]

То есть, чтобы получить закон движения электрона для любой скорости в относительной лоренцевой системе отсчета, он принимает электрон, движущийся в абсолютной системе, за практически неподвижный (квазистационарный), поскольку второй постулат позволяет ему сделать такое предположение. Как выразился по этому поводу Паули: «Уже в своей первой работе Эйнштейн показал, что теория относительности позволяет сделать вполне определенные заключения о законах движения точечного заряда, движущегося в электромагнитном поле с произвольно большой скоростью, если эти законы известны для движения с бесконечно малой скоростью». [36]

Далее он принимает его движущимся со значимой скоростью, пытаясь таким образом создать подвижную систему. Но, когда Эйнштейн, конструируя относительное пространство, считает электрон движущимся со скоростью v, в ситуацию не привносится ничего нового. В обоих случаях это тот же самый электрон, с той же самой скоростью, независимо от того, считает ли Эйнштейн эту скорость бесконечно малой или значащей. Относительная скорость систем отсчета, сконструированных Эйнштейном, таким образом, равна нулю, расстояния между системами не существует, как не существует и запаздывания сигнала при передаче его из одной системы в другую, поэтому фактически никаких двух, движущихся относительно друг друга систем, в данном случае нет. И в том и в другом случае он остается в единственном покоящемся пространстве, где применимы только преобразования Галилея. Далее, помимо сказанного, для упрощения вычислений он выбирает момент движения электрона, при котором Мало того, что у него один и тот же электрон играет здесь две разные роли, так еще и происходит это в один и тот же момент времени и в одном и том же месте. В подобном случае прежние несоответствия усугубляются тем, что дополнительно устанавливается отсутствие расстояния между подвижной и неподвижной системами, а также запаздывания сигнала между ними. А это в целом означает, что никаких относительных систем отсчета, как уже было замечено, он не создал и описание, сделанное Эйнштейном, относится к единственной абсолютной системе отсчета, где применимы лишь преобразования Галилея.

Поэтому уравнения

тождественно и построчно равны уравнениям

т.е. это одни и те же уравнения, а все дальнейшие выкладки есть не что иное, как математическая спекуляция, не имеющая никакого отношения к физике явления. Поэтому, не разбирая дальше его построения, посмотрим, что же на самом деле следует из них относительно слабо ускоренного электрона. В конечном итоге он получает:

откуда делается вывод, что с увеличением скорости масса электрона растет, что является произвольным толкованием полученного выражения. Если преобразовать эти выражения к используемому в нашей работе стандартному виду (ч.1, разд. 2)

то можно наглядно увидеть истинный физический смысл полученных уравнений.

Рассмотрим полученные выражения c точки зрения правил самой теории относительности.

Здесь – действительно заданная в движущейся системе величина силы, действующей на электрон;

– параметры движения электрона, наблюдаемые неподвижным наблюдателем и соответствующие величине действующей на него силы, которая из-за движения системы отсчета будет отличаться от силы, непосредственно заданной в самой движущейся системе;

– коэффициенты искажения действительно заданной силы, возникающие вследствие движения системы отсчета. При этом здесь мы не комментируем то обстоятельство, что и движущаяся, и неподвижная системы – это один и тот же электрон, а исходим исключительно из формализма данного раздела теории относительности. Поэтому наше толкование в точности соответствует ранее полученным (ч. 1 разд. 2) выводам. То есть если даже принять построения Эйнштейна в том виде, в каком они были представлены, не обращая внимания на то, что они не имеют никакого отношения к физике описываемого явления, из них видно, что и в этом случае масса заряженной частицы при равномерном движении с высокими скоростями остается неизменной, равной массе покоя, а сила, приводящая ее в движение, падает пропорционально росту ее скорости. При этом одновременно устраняется еще одна, заявленная Эйнштейном, произвольная гипотеза, не имеющая физического смысла, а именно, деление массы на продольную и поперечную. Вместо несуществующих продольной и поперечной масс появляется продольная и поперечная компоненты вектора силы, действующей на частицу, что, напротив, имеет глубокий физический смысл. Соответственно, и выражение для кинетической энергии электрона, выведенное Эйнштейном, выглядит теперь по-иному:

Отсюда вытекает, что скорость движения частицы ограничивается вовсе не принципиальной невозможностью достичь скорости света из-за роста массы, а, скорее, трудностью электромагнитными способами сообщить ей необходимую для этого энергию.

Из всего представленного видно, что в данном случае теория относительности в применении к движению заряженных частиц в интерпретации Эйнштейна не объясняет реального механизма их движения в электрических и магнитных полях. Выводы, которые он делает, отличаются от истинного содержания полученных им выражений. Поэтому, обозревая электродинамическую часть статьи «К электродинамике движущихся тел» в целом, можно сделать следующие неоспоримые заключения:

1. Специальная теория относительности Эйнштейна есть теория оптики движущихся тел, удовлетворительно описывающая распространение света от движущегося источника при его движении с большими скоростями, например, эффект Доплера, звездную аберрацию и другие радиооптические иллюзии. Она удовлетворительно описывает передачу информации о процессах, а не сами процессы, как таковые.

2. Применение специальной теории относительности к объяснению движений макроскопических тел, не сопровождающихся одновременным распространением света от этих тел к наблюдателю, приводит к недостоверным, парадоксальным результатам вследствие выхода за пределы применимости теории.

3. Специальная теория относительности не объясняет реального механизма взаимодействия движущихся зарядов и электромагнитных полей, подменяя объяснение особенностей такого вида взаимодействий утверждением об изменении свойств пространства и времени при движении.

4. Из собственных построений специальной теории относительности не следует, что масса тела зависит от изменения его скорости, но при попытках увеличить скорость частицы с помощью воздействия электрических и магнитных полей сила, действующая на заряженную частицу, падает пропорционально увеличению её скорости, что ограничивает возможности сообщения частице дополнительной энергии.

Таким образом, как и предвидел сам Эйнштейн, то, что сто лет назад казалось оригинальным, смелым и изящно объясняющим электродинамические явления, в настоящее время выглядит искусственным, надуманным или просто неверным.

Часть 3. Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?

В первой и второй частях настоящего исследования была проанализирована статья Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел» и было показано, что если не подвергать сомнению правильность исходных предпосылок (постулатов) и не изменять дальнейшие построения теории, строго придерживаясь представлений Эйнштейна о природе и свойствах электромагнитных волн и способах их распространения, то специальная теория относительности Эйнштейна, являясь обычной физической теорией, имеет очень узкую область применения. Эта теория описывает исключительно радиооптические иллюзии, возникающие при распространении света (или электромагнитных волн другого диапазона) от движущихся тел к неподвижному наблюдателю, и не может, в силу внутренних ограничений, описывать другие явления. В пределах области своего применения (распространения света от движущихся тел) она удовлетворительно объясняет физические процессы, являясь, с другой стороны, теорией, точность которой ограничена внутренними начальными условиями.

Применение же ее для объяснения широкого круга явлений, выходящих за область применимости теории, неизбежно влечет за собой появление необъяснимых парадоксов (вроде парадокса Эренфеста) и противоречию с опытными данными.

Оставаясь на прежней позиции, т.е. ничего не меняя в исходных предпосылках и построениях теории, попробуем теперь проанализировать вывод и обоснование Эйнштейном эквивалентности массы и энергии в его статье «Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?»

1. Формула Томсона и спекуляции Эйнштейна

В своей книге «Электричество и материя», посвященной электрическим и магнитным явлениям, Дж.Дж.Томсон, поскольку описывает свойства электромагнитного поля, выводит формулу, которую позже заново вывел Эйнштейн:

где E – электростатическая энергия в единице объема;

M – масса связанного, увлекаемого эфира;

V – скорость света.

С точки зрения теории увлекаемого эфира, соотношение, выведенное Томсоном, является логичным, прозрачным и не допускающим ложных толкований. Что в этой формуле наиболее важно, так это принадлежность массы и категория энергии. Масса принадлежит эфиру, а энергия – электрическому полю. Независимо от истинности или ложности представлений Томсона относительно эфира, общая логика доказательства строго соответствует исходным посылкам и в процессе доказательства ничем не нарушается.

Эйнштейн, который переосмыслил саму формулу, такой строгостью подхода к доказательствам, как мы увидим позже, не отличался. В статье «Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?» начинает он с энергии плоских волн:

применяя к энергии волны в неподвижной системе преобразования Лоренца.

Здесь Эйнштейн опять заявляет, что такой (ℓ^') будет энергия плоских волн света, «отнесенная к системе (ξ, η, ζ)».Тем самым в очередной раз создается иллюзия, что энергия непосредственно измеряется в движущейся системе, в то время как она наблюдается из движущейся системы. Если энергия непосредственно измеряется (ℓ), то у Эйнштейна это означает, что она измерена в абсолютной неподвижной галилеевой системе (в покоящемся пространстве). В противном случае значение энергии, распространяющейся из неподвижной системы волны, должно было бы наблюдаться из подвижной системы, а истинное ее значение мы могли бы только вычислить, поделив полученное при этом наблюдении значение на релятивистский радикал.

Итак, мы имеем энергию плоских волн света, измеренную в абсолютной неподвижной системе отсчета. Далее Эйнштейн применяет к этому значению преобразования Лоренца, т. е. описывает картину наблюдения из движущейся системы измеренного ранее значения энергии. А как неоднократно было объяснено и показано, при таком наблюдении из-за движения системы и запаздывания сообщения появляется ошибка в параметре, измеренном первоначально в неподвижной системе. В данном случае эта ошибка равна

То есть в представленном выражении ℓ^' – значение энергии плоской волны, наблюдаемой из движущейся системы отсчета, ℓ – значение энергии, измеренное в неподвижной системе отсчета непосредственно. Таким образом, оба значения принадлежат одному и тому же физическому параметру одного и того же процесса, в штрихованном случае искаженному при передаче его распространением света. Если бы наблюдатель был неподвижен то значения измеренного и наблюдаемого параметра совпадали бы:

но наблюдатель движется, и это движение вносит в величину энергии, им регистрируемую, соответствующее скорости его движения искажение. Физический смысл уравнения, которое приводит Эйнштейн, заключается не в том, насколько реально различается энергия волны в разных системах, а в том, что вычисляется, во сколько раз при этом искажается переданный параметр. Никакого иного смысла в приведенном отношении нет и быть не может.

Далее Эйнштейн вводит энергию покоящегося тела E₀. При этом он никак не объясняет, что это за энергия. Если Томсон прямо говорит, что E – это энергия электростатического поля, что физически вполне понятно, то Эйнштейн не раскрывает физического смысла введенной энергии покоящегося тела и, как мы увидим впоследствии, делается это не случайно.

Далее, проделывая с введенной таким образом неопределенной энергией различные преобразования, Эйнштейн получает уравнение

и заключает: «В этом соотношении обе разности вида имеют простой физический смысл. Величины H и E представляют собой значения энергии одного и того же тела, отнесенные к двум координатным системам, движущимся относительно друг друга, причем тело покоится в одной из систем [в системе (x, y, z)]. Таким образом, ясно, что разность может отличаться от кинетической энергии K тела… только на некоторую аддитивную постоянную C…». [40]

Тут приходится предполагать: либо Эйнштейн совершенно не понимал физического смысла полученного уравнения, что маловероятно, либо понимал, но в угоду поставленной цели – превратить специальную теорию относительности в выдающееся событие в науке – сознательно вводил исследователей в заблуждение.

Величина E₀, по Эйнштейну, действительно представляет собой некую энергию тела, измеренную непосредственно в абсолютной неподвижной системе. Но величина H₀ вовсе не является величиной энергии, как утверждает Эйнштейн, отнесенной, т. е. измеренной в подвижной системе. Величина H₀ есть значение энергии E₀, перенесенное к неподвижному наблюдателю с помощью света или электромагнитного излучения другого диапазона. (Для того чтобы наблюдать энергию в подвижной системе, необходимо сначала перенести туда этот параметр с помощью света или электромагнитного излучения иного диапазона.) При этом согласно принципу относительности, тело считается движущимся со скоростью -v. Мало того, что оба значения E₀ и H₀ принадлежат одному и тому же параметру в одном и том же эксперименте, во втором случае измененному за счет запаздывания электромагнитных волн, переносящих информацию об этом параметре, так еще и сам по себе физический смысл этого параметра Эйнштейном не определен. И разности вопреки его утверждению, ни при каких условиях не могут иметь смысла кинетической энергии, или, как он утверждает, «отличаться от кинетической энергии K тела на некоторую аддитивную постоянную C», так как к кинетической энергии движущегося тела они вообще имеют весьма отдаленное отношение.

Поясним этот вывод. Если из неподвижного тела происходит испускание световой волны, уносящей энергию в разные стороны, значит, внутри него существует некий процесс, который эту волну генерирует. Для этого процесса действительно существует уравнение

в котором значения некоторой, не определенной Эйнштейном энергии процесса до излучения E₀ и после него E₁ непосредственно определяются в абсолютной неподвижной системе отсчета (в соответствии с преобразованиями Галилея).

Если теперь применить к выражению для этой энергии преобразования Лоренца, то получим значения наблюдаемой энергии до излучения H₀ и после излучения H₁, соответствующие значениям измеренной энергии до излучения E₀ и после излучения E₁, которые переносятся в движущуюся систему с помощью распространения электромагнитного излучения, если такое в принципе возможно. То, что мы можем измерить значение E₀ и E₁, еще не говорит о том, что мы можем эти значения передать.

Но если такое возможно, то имеет место равенство:

где радикал есть коэффициент искажения параметра L при наблюдении его из движущейся системы с помощью распространения электромагнитной волны. Разности представляют собой величины разностей излученной энергии, измеренные в первом случае непосредственно в абсолютной неподвижной системе координат, а во втором – наблюдаемые из подвижной системы.

Разность

показывает, на какую величину изменяется наблюдаемая из подвижной системы с помощью распространения электромагнитного излучения энергия тела, по сравнению с той же энергией, измеренной в абсолютной неподвижной системе до излучения. То есть какова погрешность наблюдения величины энергии тела из подвижной системы до излучения, появляющаяся за счет движения наблюдателя.

Разность

показывает, на какую величину изменяется наблюдаемая из подвижной системы с помощью распространения электромагнитного излучения энергия тела по сравнению с той же энергией, измеренной в абсолютной неподвижной системе, после излучения. То есть какова погрешность наблюдения величины энергии тела из подвижной системы после излучения.

Соответственно, разность

физического смысла, заявленного Эйнштейном, не имеет, так как показывает, на какую величину изменяется погрешность между наблюдаемыми в относительной и измеренными в абсолютной системе значениями энергии до излучения и после излучения. Иными словами, насколько изменится погрешность наблюдения величины энергии тела из подвижной системы, если брать ее до излучения и сравнивать с той же погрешностью после него. Эта погрешность пропорциональна скорости перемещения подвижной системы и величине самой излученной энергии, но не имеет никакого отношения к кинетической энергии, так как процесс излучения энергии относится исключительно к внутренним процессам, происходящим в теле, вклад в которые движение отдаленного наблюдателя в принципе иметь не может, так как Эйнштейном подчеркивается, что в данном эксперименте излучающее тело принципиально остается неподвижным.

То есть излучение тела и движение наблюдателя не имеют между собой причинно-следственной связи.

Манипулируя величиной не определенной им энергии внутренних процессов в неподвижном теле, Эйнштейн пользуется приемом подлога физического смысла рассматриваемого явления – выдает наблюдаемые издалека изменения в процессе, возникающие за счет изменения условий наблюдения, за изменения реальные, физически существующие в месте нахождения самого процесса. У него получается, что движение отдаленного наблюдателя является причиной изменения внутренней энергии тела невыясненной природы, чего не может быть уже по определению. Как бы мы ни применяли принцип относительности, в той метасистеме, где проводится эксперимент, реально движется наблюдатель, а волна излучается из неподвижного тела, поэтому движение наблюдателя ни при каких условиях не может служить причиной изменения величины излучаемой энергии. Движение наблюдателя вызывает искажение наблюдаемого значения энергии, но не меняет саму эту измеренную энергию.

И, следовательно, вывод Эйнштейна ложен, а соотношения:

неверны категорически. Что полностью отменяет основанные на этих соотношениях дальнейшие построения. Заметим дополнительно, что мы не внесли в эти построения ничего нового, а пользовались исключительно выкладками самого Эйнштейна.

Отсюда видно, что попытка некритического применения принципа относительности и преобразований Лоренца к измерению энергии плоской световой волны приводит не к разъяснению физики явлений при излучении света, а к полному искажению существующих представлений о природе этих явлений.

А потому представленные Эйнштейном выкладки относительно связи массы и энергии физического смысла не имеют.

В отличие от формулы Томсона, основывающейся на произвольных, но все же физически понятных для своего времени предпосылках, преобразования Эйнштейна представляют собой не что иное, как попытку путем математических манипуляций, не имеющих даже намека на физический смысл, во что бы то ни стало и вопреки всем правилам исследовательской этики получить формулу Томсона, но уже для материальных тел. Из представленного видно также, что доказательство Эйнштейна не имеет ценности для объяснения поведения массы тела при излучении и не может приниматься как серьезный элемент физической теории. Перед нами примитивная и незамаскированная математическая подгонка вычислений под заранее заданный результат.

Вместо понятного и прозрачного доказательства эквивалентности массы и энергии Эйнштейн представил запутанные математические спекуляции, не имеющие ни физической, ни математической ценности, основанные на очередном подлоге физического смысла в явлениях излучения электромагнитных волн. Нужно заметить при этом, что физический смысл полученной формулы мы не обсуждаем и не комментируем. Речь идёт исключительно о способе её вывода.

Пройдя шаг за шагом все доказательства Эйнштейна, можно увидеть, что для него физический смысл получаемых выражений находится отнюдь не на первом и даже не на втором месте в его теории. Во-вторых, можно сказать, что соответствие получаемых им спекулятивно-математическим способом физических зависимостей явлениям природы его вовсе не заботит, поскольку цель Эйнштейна заключается не в выяснении сущности природных явлений, а исключительно в получении сенсационных и парадоксальных выводов.

На этом анализ основополагающих статей специальной теории относительности и следствий, из них вытекающих, мы заканчиваем. Задача, поставленная в самом начале исследования, выполнена полностью и окончательно. Показано, что специальная теория относительности есть теория излучения или отражения света от движущихся тел, которая распространена автором на явления, далеко выходящие за пределы области ее применения.

Представленный здесь анализ наглядно демонстрирует, каким образом, не обращая внимания на суть физических явлений, пренебрегая элементарными правилами теоретического исследования, с помощью постоянной подмены понятий и математической подгонки вычислений под нужный результат, Эйнштейн строил свою теорию.

Соответственно, все дальнейшие построения современной теоретической физики, выстроенные на основе и с помощью специальной теории относительности, ввиду ложности исходных предпосылок, требуют тщательного исследования и кардинальной переработки.

Двигаясь предложенным путем, возможно постепенно освободить теоретическую физику от нагромождений несостоятельных и изначально ложных построений, накопившихся в результате безраздельного господства специальной теории относительности за последние сто лет. Но это – тема уже для других исследований.