fbpx
6+

Наука и религия. Взгляд православного христианина. Беседы 8-13.
кандидат физико-математических наук С.Н. Хворостовский.

 

-8-

Фактически вся дальнейшая история Западной Церкви, Западной Европы с ее потрясениями, появление атеистических научных и философских систем являются следствием такого заблуждения. Но это была только одна из причин. Другой причиной появления таких систем были успехи науки в исследовании окружающего мира, которые породили веру во всемогущество научного знания. Именно вследствие последнего в 18 веке часть атеистически настроенных мыслителей противопоставила науку религии.
А какие последствия это имело для науки? Прежде всего стала повышаться роль вопроса «Почему…?» в научном исследовании. Наука стала постепенно усваивать мировоззренческую функцию. Вообще говоря, мировоззренческая функция науке не свойственна, ее задача – изучать внешние явления. Мировоззренческую функцию выполняет религия и философия. Но, начиная с Ньютона ученые стали интересоваться и философскими вопросами. Намерения были самые благие – помочь Западной Церкви построить такую модель нашего мира, Вселенной, которая увязывалась бы с западным богословием. Наивные люди! Как известно, «благими намерениями…» ну, и т.д. Причем начало этому положил сам Ньютон.
Дело в том, что Ньютон в гораздо большей степени, чем научными, занимался богословскими проблемами, и большинство его трудов посвящено именно им. Но это еще не все. Ньютон по своим религиозным воззрениям был еретиком-унитарианином. Ньютон не верил, что Бог троичен, ему казалось, что представления о троичности Божества появились довольно поздно, не ранее 4-го века, т.е. уже в послеапостольские времена. И занятия физикой имели своей целью доказать истинность его еретических заблуждений. Это ведь именно Ньютон ввел в науку (в частности, физику) такие абсолютные категории, как «абсолютное пространство», «абсолютное время», «закон всемирного тяготения», известные из курса физики средней школы, а также некоторые другие, сами названия которых говорят об их универсальности, их «унитарности». Эти претензии на универсальность некоторых научных понятий оказались весьма привлекательными для ученых и в последующие времена. И это не случайно. Такие универсальные категории позволяют, с одной стороны, проще формулировать задачу, а, с другой, расширяют круг объединенных в единую методику способов их решения.
Позже появились и новые универсальные теории: атомистическая теория, теория единого эфира и некоторые другие. Да и в настоящее время одной из главных задач физики является построение единой теории поля, единой теории элементарных частиц. Мало кто помнит об еретических воззрениях Ньютона, но его методология используется и по сей день.
В чем же опасность применения этой методологии? Не нужно забывать, что всеми своими успехами наука обязана именно ей. Дело вы том, что наука в принципе не может построить модель, которая была бы справедлива во все времена, т.е. была бы вечной. Любая наука развивается только в том случае, если каждое последующее исследование хоть в чем-то, пусть немного, но опровергает предыдущее, и со временем научные представления о предмете исследования могут претерпеть (и обычно претерпевают) радикальные изменения. Вообще, следует отметить, что цель любой науки – постоянное обновление своей базы знаний.
В отличие от естественных наук, теология, как наука, имеет цель прямо противоположную. Если сила естественных наук в развитии своих основ, в прогрессе знания, то сила теологии – в твердом сохранении своих основ, в устранении новых к ним прибавок. Ибо всякое новшество в теологии ведет к искажению религиозного сознания. Именно поэтому, попытки использования научных данных для целей теологии, богословия с самого начала обречены на провал.
Взаимодействие этих разных областей человеческого знания очень сложно, простого решения этого вопроса нет и попытка Западной Церкви решить его прямым образом, механически включив науку в богословскую систему, привела к очень неприятным последствиям.
Россия, в свое время (начиная с Петра 1), стала приобщаться к западной культуре, изучать науки, которые к тому времени достигли высокой степени развития, а заодно стала приобщаться и к атеистическим учениям. И хотя процесс проникновения атеистических учений в российское общество шел непрерывно, но качественно он менялся и можно выделить три волны атеизма, прокатившиеся по России:
1) в конце 18 – начале 19 веков большой популярностью пользовались сочинения французских философов, Вольтера, переписку с которым вела сама императрица Екатерина II, Дидро и других, атеизм которых опирался на критику Западной Церкви;
2) в середине и во второй половине 19 века пришло увлечение «естественнонаучным атеизмом» (вспомните Базарова). Этот атеизм опирался на веру во всемогущество естественных наук, на веру, что наука поможет решить все проблемы, в том числе и социальные;
3) в конце 19 и в 20 веках в нашей стране насаждался «марксистско-ленинский атеизм», который опирался на «веру в человека», на веру в то, что человек, соответствующим образом подготовленный (или, как говорили, «вооруженный марксистско-ленинской теорией»), может решить вообще все вопросы: экономические, социальные, научные. Может даже нового человека создать. (Вы помните «Моральный кодекс строителя коммунизма»? Да кто о нем сейчас помнит!)
Атеистические учения живы и по сей день. Правда, сейчас они не очень популярны. В наши дни борьба с учением Христовым приобретает другие формы, подчас откровенно языческие, оккультные, заимствованные из древних учений Востока, даже сатанинские. Суммарное влияние этих учений, сект, разного рода обществ на народы нашей страны, пожалуй, даже превышает влияние «научного атеизма» в недавние времена. Слова «карма», «жизненная сила», «аура», «влияние Космоса» и масса других им подобных стали обыденными, их знают даже дети. К сожалению. Количество разного рода целителей, экстрасенсов, «учителей», проповедников, подчас прикрывающихся именем Господа, скоро приблизится к численности государственного аппарата.
А как относилась к науке Восточная Церковь вообще и РПЦ, в частности? В основе их отношений лежало убеждение, что наука, как результат рациональной (рассудочной) деятельности человека, не может быть ни религиозной, ни антирелигиозной; она лишь может быть разумной или неразумной. Поэтому, если в область науки замешивается вера, элемент чуждый чистой науке, или вообще какая-нибудь религиозная тенденция, то наука становится неразумной, следовательно, не имеющей действительного научного значения и не заслуживающей уважения и доверия. Свидетельство такой науки в пользу известной религиозной истины может лишь унизить в глазах людей беспристрастных самую истину, хотя бы самое в себе и в высшей степени достоверную. Не потому ли Христос сказал: «Я не от человека принимаю свидетельство». Сразу должен оговориться, что цитируемое мною мнение священнослужителей РПЦ характерно для конца 19 – начала 20 веков.
Подытоживая вышеизложенное, можно сказать, что до начала 20 века формы взаимодействия науки и религии прошли следующие этапы:
1) теснейшее их взаимодействие вплоть до слияния (в языческие времена и в средневековой Европе);
2) конфронтация (сформировалась в новые времена в Западной Европе и в 19 веке перекочевала в Россию);
3) сосуществование при практически полном игнорировании друг друга (провозглашено РПЦ в конце 19 века, но на практике не осуществленное).
Если эти три вида взаимодействия науки и религии трактовать «двух Книг Мира» (напомню, что в средние века при формировании научного мировоззрения возникло представление об окружающем нас мире, как о двух «Книгах» — Книге Бога и Книге Природы), то в первом случае вторая книга поглощается первой по значимости и есть только «Книга Бога». Во втором случае первая отрицается второю и остается только Книга Природы, которая написана на языке математики, читаема и понимаема до конца. В третьем случае существуют обе книги. Но существуют они изолированно, как бы в двух разных библиотеках. И когда читаешь одну из них, то крайне редко, от случая к случаю, заглядываешь во вторую. Сложилось положение взаимной изоляции этих двух очень важных сторон жизни человеческого общества. Положение, согласитесь, странное и внутренне противоречивое. Хотя внешне все выглядит пристойно, но не очень убедительно, потому что такое разделение человеческого знания на две изолированные части не достойно человека и ни к чему хорошему привести не может.

-9-

Такое положение шаткого равновесия было взорвано в начале 20 века так называемой, «революцией в физике». Сначала она затронула науку, в первую очередь физику а позже коснулась и остальных других сторон жизни человека. И затронуло очень существенно. Давайте взглянем на случившееся с точки зрения «двух Книг» и начнем с Книги Природы.
Дело в том, что Книга Природы, такая последовательная, такая логичная, такая математичная, дала сбой. И не один. Что же случилось? Может были открыты какие-то явления, которые нельзя описать языком математики? Нет, все новые явления, которые были открыты, в конце концов были описаны математически. Может быть понадобилось создавать новый математический аппарат для описания этих явлений? Появились, конечно, некоторые новые приемы в математике, но в целом удалось обойтись без существенных ее изменений. Дело в другом. Дело в том, что Книга Природы до начала 20 века писалась не просто языком математики. Она писалась таким образом, что каждая последующая глава как бы вытекала из предыдущих ее глав. И кроме того, все ее главы опирались на некие абсолютные понятия, введенные еще Ньютоном, которые являлись как бы стержнем всей книги, не позволявшим расчленить ее на отдельные фрагменты. Так возникла очень последовательная, очень логичная книга, объяснявшая все, ну, почти все, самые невероятные явления, самые хитроумные опыты.
А тут были обнаружены явления (как раз из этого «почти»), каждое из которых имело свое толкование, имело свое математическое описание, но это толкование, это описание мало того, что не вытекало из предыдущих ее глав, оно еще им и противоречило! И такое положение сохраняется до сих пор. Чего только не делали, чтобы это положение исправить, чтобы восстановить целостность, гармоничность Книги Природы в прежнем понимании. И пытались переписать Книгу Природы заново, учитывая вновь открытые явления. И пытались придумать такие толкования новых явлений, чтобы они, с одной стороны, хоть как-то объясняли новые явления, а, с другой – все-таки вписывались в прежнюю Книгу Природы. Не гнушались и простыми подчистками текста Книги.
В нашей стране в каждом научном учреждении функционировал «философский семинар», на котором ученым разъясняли, что и как нужно понимать. Особо непонятливых отправляли в места не столь отдаленные, бывало и такое. Все напрасно! Приблизительно в это время стало возникать новое понимание роли науки в жизни общества и ее влияния на умы людей.
Надо сказать, что успехи естественных наук, начиная с Исаака Ньютона, которого можно по праву считать родоначальником методологии современной науки, были огромны, к тому же развитие естественных наук, хотя и разными темпами, шло по нарастающей. А если учесть, что научные достижения сравнительно быстро находили применение в промышленности, а в более поздние времена и сельском хозяйстве, такой прогресс в развитии науки оказывал огромное влияние на умы людей.
О силе впечатления, которое производили успехи науки на людей, можно судить, например, по фантастическим романам французского писателя Жюля Верна. Я имею ввиду именно его фантастические, футуристические произведения: «20 тысяч лье под водой», «Плавающий остров», «Робур-завоеватель» и другие, в которых он пытается предсказать возможные пути и результаты развития научно-технической мысли. В некоторых из них, к сожалению, мало известных современному читателю, описывается жизнь человека в 20 веке: новые средства связи и передвижения, бытовая техника, как все это влияет на жизнь человека – если все это сопоставить с нашей жизнью, то мы заметим очень большое сходство.
Что это? Особый пророческий дар? Да, нет, конечно. Просто Жюль Верн внимательно следил за всеми научными новинками и пытался представить, как их в свое время сможет использовать предприниматель. Надо сказать, что в те времена (конец 19 в.) промежуток времени между научным открытием и его внедрением был достаточно велик (книги выходили быстрее), да и сама возможность внедрения научного открытия часто казалась проблематичной. Например, немецкий ученый Генрих Герц, который, изучая электромагнитные волны, научился их получать искусственным путем (в лаборатории) и регистрировать, на вопрос одного журналиста о возможности их применения как средства связи, поднял последнего на смех и сказал, что этого не произойдет никогда. Однако прошло не так уж много лет и наш соотечественник Александр Степанович Попов отправил первую в мире радиограмму.
А как обстояли дела в науке и, в частности, в физике? Почему именно в физике? Наверное, подобное положение вещей, которое мы будем сейчас обсуждать, можно было наблюдать и в других естественных науках. Да, разумеется это так. Но дело в том, что самый первый и самый грандиозный переворот, своего рода революция, произошел на рубеже 19-20 веков именно в физике.

-10-

Прежде всего вспомним, что представляла собой физика на рубеже 19-20 веков. Сейчас эту физику называют классической, чтобы как-то ее отличать от современной физики. Ее изучают в школе и поэтому ее, надеюсь, все достаточно хорошо знают. Так вот, классическая физика представляла собой красивое стройное здание, покоящееся на мощном фундаменте. Этот фундамент включает в себя фундаментальные физические законы, как, например, закон сохранения энергии, и представления о пространстве и времени. Надо сказать, что последнее используется любой естественной наукой, но используется применительно к своим специфическим задачам. Физика не только использует эти представления, но, кроме того, изучает пространство и время, строит их модели. Это одна из важнейших задач физики как науки.
Изучение этих важных категорий проводилось еще философами и натурфилософами Древней Греции. Они детально исследовали метрические свойства пространства вблизи поверхности Земли и обнаруженная ими статическая картина Вселенной выразилась в системе аксиом и теорем евклидовой геометрии, которая до настоящего времени используется во многих областях знания и изучается даже в средней школе. Основными понятиями евклидовой геометрии являются точка, линия, плоскость.
Однако до появления в 17 веке работ Исаака Ньютона динамические свойства мира не были включены в законченную стройную математическую теорию, т.е. не были записаны языком Книги Природы. Ньютон сформулировал законы движения материальных тел. Поскольку тело при движении проходит путь в пространстве в течение времени, такая теория связывает пространство и время через систему законов.
Модель пространства, предложенная Ньютоном (абсолютное пространство), представляла его как некую субстанцию, в которой материальные тела и излучения движутся подобно тому, как рыба плавает в воде. Каждый объект в таком пространстве обладает определенным положением и ориентацией, а расстояние между двумя событиями можно точно определить, даже если эти события случились в разные моменты времени.
Понятие времени у Ньютона опирается на представление об одновременности событий. Время в такой модели всеобще и абсолютно, что придает определенный смысл понятию одновременности: события происходят в одно и то же время в разных точках пространства. Например, радиостанция «Радио Град Петров» начинает свое вечернее вещание в 18 часов. Я надеюсь, что пройдет не так уж много времени и слушать ее будут не только в Санкт-Петербурге, но и по всему Северо-Западу и даже за Уралом. Территория обширная и поясное время на ней разное. И вот, в каком-то городе включают приемник в 20 часов (а не в 18 часов, как у нас) и начинают слушать передачу. Но ведь у вас же не возникает сомнения, что это один и тот же момент времени, хотя цифры его обозначающие разные. Передачу мы здесь и в том городе начинаем слушать одновременно. И так во всех точках, где принимают станцию «Град Петров». Кстати сказать, если бы Земля была плоской, как считали в древности, то и время одновременных событий обозначалось бы одинаковыми цифрами. Действительно, как мы определяем время? По высоте Солнца над горизонтом, а она была бы одинаковой в этом случае во всех точках плоской Земли.
Ньютоновы пространство и время считаются абсолютными и не зависят от того, что происходит с материальными телами. И хотя по Ньютону пространство в определенных условиях способно воздействовать на материю, обратное действие материи на пространство исключается.
В ньютоновской модели мы говорим о положении объекта в пространстве в какой-то момент времени. Но как это определить? Ведь пространство лишено каких-либо меток. Поэтому мы определяем положение объекта только относительно других каких-то объектов (тел отсчета) и поэтому, если все объекты кроме одного убрать, то мы определить его положение не сможем. Чтобы выйти из такого затруднительного положения, Ньютон предложил использовать в качестве тел отсчета удаленные от нас неподвижные звезды. Конечно, найти «неподвижные» звезды – задача невыполнимая, но Ньютон резонно полагал, что удаленные от нас звезды, если и движутся, то для нас их движение практически незаметно.
А действует ли пространство на тело, на движущиеся тела? Это еще более сложный вопрос и вот как он решается в ньютоновской механике. В ньютоновской модели пространства и времени имеет смысл также говорить о скорости объекта в пространстве. И хотя понятие скорости кажется простым, но все не так просто. Вот вы сидите сейчас дома у радиоприемника и считаете, что в данный момент находитесь в покое, т.е. ваша скорость равна нулю. Но ведь вы находитесь на Земле, а Земля движется вокруг Солнца, а Солнце движется вокруг центра нашей Галактики, а она, в свою очередь, принимает участие в процессе расширения Вселенной. Так, с какой скоростью вы движетесь? Приведенный пример заставляет нас усомниться в возможности выяснить механическим путем, покоится лихоть что-то во Вселенной? И как тогда следует определять состояние покоя? Существует ли оно вообще? Разберем более простой пример.
Допустим, вы находитесь в вагоне поезда. Ночь, окна зашторены, что происходит за пределами купе, вы не видите. Как вы определите, движется поезд или стоит на месте? Или другой пример. Вы находитесь в поезде. Поезд стоит на станции. Вы смотрите в окно и видите, что по соседнему пути очень медленно движется соседний поезд. А так ли это? Может быть, это ваш поезд очень медленно и плавно отходит от станции? Как это выяснить? В этом и заключается принцип относительности движения. Теперь, что касается скорости. Вы идете вдоль вагона движущегося поезда. Какова ваша скорость? Оказывается их несколько. Если относительно вагона, то около 4 км в час, а если относительно платформы станции, мимо которой проносится ваш поезд, то больше ста км в час.
В шестидесятых годах мне довелось слышать такую байку. Идет поезд маршрутом Ленинград-Киев. Все пассажиры устроились на своих местах, а одна бабулька все ходит по вагону взад и вперед. Пассажиры удивляются, обращаются к проводнице. Подходит к ней проводница, спрашивает: «У вас, бабушка, билета нет? Что вы все время ходите?» А та отвечает: «Как же, есть. Вот мое место». «Так что же вы все время ходите?» «А я, милая, паломничество в Лавру совершаю, вот и хожу». Бабушка прекрасно разобралась, с какой скоростью она идет. Если бы она шла по дороге, сколько времени она бы добиралась до Киева? Месяца два в лучшем случае. А так, на следующий день будет на месте. Вот вам пример использования принципа относительности на практике.
Принцип относительности утверждает, что если движение равномерное и прямолинейное, то определить, какое тело движется, какое стоит на месте, невозможно. Выяснить это можно только одним способом. Если сидя в купе, вы ощущаете толчки, раскачивания, то вы точно знаете, поезд движется. Такое движение на языке физики называется неравномерным или ускоренным. При таком движении нарушается либо равномерность движения, либо его прямолинейность. А как определить прямолинейность движения тела в пространстве, в нем меток нет. Ну, некоторые «метки» мы ввели – удаленные звезды (точки в пространстве), а как провести линию в пространстве. Нужна какая-то физическая основа прямой линии. Такой основой является луч света. Вот вам идеальная прямая линия. Да и в геометрии есть такой термин – луч.
Ньютон перевел эти сугубо человеческие ощущения на строгий язык математики, записав установленные им законы движения таким образом, что они оказались зависимыми только от ускорения тела, а не от скорости. В противоположность равномерному движению, которое в теории Ньютона относительно, ускоренное движение там абсолютно.
Ускоренное движение всегда вызывается какими-то причинами, которые Ньютон назвал силами. Например, Земля движется вокруг Солнца, т.е. по криволинейной траектории. Значит скорость Земли меняет свое направление, а такое движение обязательно ускоренное. Но это движение должно иметь свою причину и эта причина – сила всемирного тяготения, в данном случае притяжения Земли к Солнцу. Если бы эта причина исчезла, то Земля двигалась бы по прямой линии и обнаружить сам факт такого движения было бы невозможно. Кстати сказать, именно использование принципа относительности движения позволило доказать в свое время, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. Как это удалось установить? Изучая движение планет и анализируя это движение.
Причины, вызывающие ускоренное движение тела, как правило, понятны. Если вы толкаете стоящую коляску, и она начинает двигаться, то причина ее ускоренного движения – ваше мышечное усилие. Если вас, не дай Бог, конечно, сбил автомобиль, то причина – действие на вас автомобиля и т.д. Но есть целый ряд случаев, когда ускоренное движение есть, а видимой причины этого нет. Например, когда вы едете в автобусе, в котором очень мало пассажиров, и вас то раскачивает, то бросает назад и вперед, то где та сила, которая это все делает? Ее нет. Но ускоренное движение-то есть! Значит должна быть и сила. И такие силы Ньютон назвал силами инерции. Они дают о себе знать, и когда вы катаетесь на карусели (вас что-то отклоняет в сторону), и когда вы поднимаетесь на скоростном лифте (что-то прижимает вас к полу лифта). При тренировке космонавтов на центрифуге для создания перегрузок – тоже она действует. Так вот, эти силы инерции Ньютон приписал пространству. Именно таким образом, по Ньютону, пространство действует на движение тел.
Одним из достоинств механики Ньютона была ее способность правильно описать движение планет солнечной системы. Ньютон предложил свой закон всемирного тяготения и дал ему точную математическую формулировку. Он также указал на то, что такая величина, как масса, вообще говоря разная в его законах движения (там она инертная) и в законе всемирного тяготения (там гравитационная), но инертная масса и гравитационная масса по Ньютону пропорциональны друг другу.
Далее Ньютон сделал фундаментальное и далеко идущее предположение, что сила всемирного тяготения действует черезпустое пространство, разделяющее тела, и никакого влияния на это пространство не оказывает, а также, что эта сила действует мгновенно.
Ньютоновская классическая механика, с одной стороны, как бы подытоживала результаты предыдущих исследований, начиная с Древней Греции, подходя к ним критически, разумеется, а, с другой стороны, подготовила фундамент для развития других областей физики, а также естествознания вообще.
Как же представляли себе ученые, да и сам Ньютон, во времена становления классической физики такие категории как пространство, время, строение Вселенной, историю ее развития? Они представляли пространство как некое вместилище, большой ящик, в который вложена Вселенная, причем, когда в него вносится вещество, то пространство не вытесняется, а заполняется им. Причем пространство существует даже в том случае, когда в нем нет никаких тел, оно абсолютно. (Интересно, как в этом случае трактовал пространство Ньютон? Возможно, считал, что в нем обитает Бог.)
При построении модели пространства считается, что стенки этого ящика очень далеки друг от друга, бесконечно далеки. Такое представление пространства как отсутствия предметов является почти обыденным для большинства людей, в том числе и далеких от науки. Свойства пространства вне Земли, по ньютоновской модели, почти повсюду чрезвычайно сходны со свойствами пространства вблизи поверхности Земли.
Пространство, как и материя, является физической сущностью, обладающей конкретными свойствами (о некоторых мы уже упоминали, другие – являются предметом исследования специальных разделов математики) и структурой. Эта структура была в значительной степени известна уже древним грекам, которые систематически описывали ее в своих геометрических аксиомах и теоремах (евклидова геометрия).
Справедливости ради следует заметить, что такие взгляды на пространство (как самостоятельную физическую сущность) разделяли не все ученые. Некоторые из них, рационалисты, например, стремились свести все свойства пространства к отношениям между материальными телами. С их точки зрения получить информацию о пространстве можно только в процессе измерений, наблюдений при использовании материальных объектов, световых сигналов и т.п. Рационалист рассматривает пространство как удобный способ выражения этих отношений и не более.

-11-

Время, в обычном понимании, существенно отличается от пространства. Оно непосредственно доступно нашему сознанию и формирует наши ощущения, взгляды и язык. Если структура пространства вскрывается только при абстрагировании, отвлечения от привычного, структура времени ощущается на более непосредственном уровне. Структура времени ощущается нами как некий поток, переход из прошлого в будущее, переносящий наш сознательный опыт из одного момента «теперь» в другой.
Научное представление о времени в корне отличается от повседневного. Нам не кажется очевидным, что время и пространство должны быть связаны друг с другом каким-то фундаментальным образом. Но математические описания времени и пространства в рамках классической физики очень похожи. К тому же пространство и время объединяются через движение.
И все-таки, время это одно из самых загадочных понятий физики. Некоторые понимают время, как движение стрелок часов. Но ведь это только механическое движение, объединяющее пространство и время, т.е. получается, что узнать время вне пространства невозможно. Кроме того, часы известны человечеству только последние несколько сотен лет. Но ведь время было известно человеку и раньше! И потом, в ньютоновской механике время и пространство абсолютны и независимы.
Можно представить время, как характеристику последовательности отдельных событий, что было «до», а что «после». Чередование таких событий приводит к изменению состояния тела или целой системы тел. При этом некоторые системы в той или иной мере остаются неизменными, тогда как другие развиваются, превращаются или распадаются.
Попытки понять, как и почему это происходит складываются в длинную, противоречивую и непоследовательную главу истории науки. Следует также учесть, что в разных отраслях науки этот вопрос анализировался по-разному, в соответствии с задачами данной отрасли науки. Путаница в вопросе о причинах изменения вещей со временем обусловлена также и тем, что смешиваются понятия времени, которое используется в физике, и времени, которое воспринимается нашим сознанием.
В нашем представлении, как мы уже говорили, время – это однонаправленное действие, которое иногда мыслится, как поток чего-то – времени, а иногда как движение сознания сквозь время от прошлого к будущему.
Но если даже не говорить о психологическом одностороннем движении времени, различие между прошлым и будущим остается. Предположим, вы сняли на кинопленку процесс горения спички – от начала (зажигания спички) до конца, когда от нее остается только уголек и дым. Теперь разрежем пленку на отдельные кадры, перемешаем их и сложим в стопку, а затем попросим кого-нибудь снова рассортировать кадры в правильной последовательности. Очевидно, выполняющему это задание будет нетрудно, внимательно разобравшись, расположить кадры в правильном порядке, т.е. существует единственно правильная последовательность кадров (событий). Предположим далее, что подобный опыт проводится с фильмом, на котором изображены колебания маятника. На этот раз не существует единственной последовательности, которая правильно описывает этот опыт. Действительно, ну чем отличаются кадры, на которых маятник находится в крайнем левом положении? Или в крайнем правом? Или в вертикальном положении? Даже если вы соберете кадры в обратном (исходному) порядке, при просмотре фильма вы не заметите отличий от самого опыта.
Последовательность событий в первом случае можно охарактеризовать как асимметричную во времени, а во втором случае как симметричную. В первом случае движение вдоль оси времени возможно только в одном направлении, а во втором в обоих направлениях. Оказывается, что привычная нам асимметрия времени не есть свойство самого времени, а свойство физической системы. Поэтому объяснение асимметрии времени во Вселенной следует искать не в структуре самого времени, а в структуре Вселенной.

-12-

А как представляли себе ученые строение Вселенной, историю ее возникновения и развития? В своих представлениях они опирались на классическое понимание категорий пространство и время, на известные им законы классической механики, используя в той или иной степени труды античных философов и ученых. По их представлениям, в центре Вселенной – Солнце, солнечная система, вокруг звезды. Впрочем, по мере развития научных представлений центр Вселенной смещался в центр нашей Галактики. Все небесные тела движутся в соответствии с законами классической механики, подчиняясь закону всемирного тяготения. Кроме перечисленных тел во Вселенной ничего нет, поэтому двигаться по своим орбитам, траекториям тела могут бесконечно долго. Вселенная бесконечно велика (ящик с бесконечными стенками) и тел в ней бесконечно много. Это типично статическая модель, бесконечная в пространстве и времени. Правда, возникает вопрос, как образовались эти тела. Сама модель ответа на этот вопрос не дает, и часть ученых и философов так и считала, что Вселенная существовала всегда. Другая часть считала, что небесные тела были сотворены Богом из первичной материи. Бог также дал первичный толчок, после которого тела пришли в движение, в бесконечно долгое движение. Причем Бог уже никак не влияет на это движение небесных тел.
Дальнейшее развитие науки дало некоторую пищу для размышлений о истории Вселенной, но принципиально нового ничего не добавило. Да и не могла модель, статическая в своей основе, предложить ничего нового. Разумеется, я привожу упрощенное толкование модели Вселенной, но суть дела от этого не меняется. Как вы можете заметить, роль Творца либо вообще игнорируется, либо существенно ограничена, а библейская история сотворения мира воспринимается, как некая легенда. Можно сказать, что ученые впали в научное заблуждение, а если точнее в «научную прелесть». О таких заблуждениях писал еще Василий Великий в своих «Беседах на Шестоднев»: «… если материя не сотворена, то, во-первых, она равночестна Богу, как удостоенная тех же преимуществ… Во-вторых, если материя так вместительна, что может принять в себя все ведомое Богу, то … сущность материи уравнивают… с Божиим могуществом».
Эти ученые введены в заблуждение скудостью человеческого естества и Василий Великий указывает: «Посему, человек, не представляй себе видимаго безначальным, и из того, что движущиеся на небе тела описывают круги, а в круге чувство наше, с первого взгляда, не может приметить начала, не заключай, что природа круговращаемых тел безначальна».
Дальнейшее развитие физики, возникновение новых ее направлений не изменило принципиально представлений о пространстве, времени и Вселенной, но существенно развило их. Наиболее существенное открытие, которое следует отметить, это закон сохранения энергии. Распространение этого закона за пределы механики на другие области физики имело огромное значение для развития не только физики, но и всей науки. Кстати сказать, какие только ни предлагали разъяснения смысла этого закона. Я уже упоминал, что в учебнике физики для средней школы прочитал, что этот закон «опровергает легенду о сотворении мира Богом». Каким образом этот «закон опровергает…», ну и далее по тексту, я не понял. Впрочем, там и не пытались что-нибудь объяснять. Господь им судия!
Большое значение имели исследования в области термодинамики, в частности, для объяснения асимметрии времени, используя новую величину энтропию. Здесь же можно отметить «теорию тепловой смерти Вселенной».
Другим важным событием было появление нового физического понятия – поле. Дело в том, ньютоновская теория о дальнодействии (т.е. о действии тел друг на друга через пустое пространство) не смогла верно объяснить очень сходную, на первый взгляд, картину движения электрически заряженных тел под действием электрических и магнитных сил. В качестве примера можно привести модель атома Резерфорда, которую еще называют планетарной, потому что она очень похожа на модель солнечной системы – в центре атома ядро (Солнце), а вокруг него вращаются электроны (планеты).
Тем не менее, между гравитационными и электромагнитными силами имеются три важных отличия. Во-первых, электрическим зарядом обладают лишь некоторые частицы, тогда как гравитационным «зарядом» обладают все формы вещества и даже энергии. Во-вторых, гравитирующие объекты всегда только притягиваются друг к другу, а электрические заряды могут и притягиваться, и отталкиваться. В-третьих, электромагнитное взаимодействие заряженных частиц на много порядков превосходит их гравитационное взаимодействие. В то же время, учитывая существование электрических зарядов разного знака, большие скопления вещества в электрическом отношении более или менее нейтральны и взаимодействие их, главным образом, гравитационное.
Учесть эти особенности удалось в теории Максвелла, центральным пунктом которой было введение и развитие нового физического понятия – поля. Максвелл представлял себе каждую частицу, окруженной собственным электромагнитным полем, как невидимым ореолом, существование которого можно заметить, лишь поместив в него другие заряженные частицы. Физики 19 в. были склонны описывать поле по аналогии с движущейся жидкостью. Это привело к появлению таких терминов, как «силовые линии», «источник», «вихрь», «вихревое поле», «магнитный поток» и т.п., которыми пользуются по сей день. Вера в такую жидкость, некую среду, через которую действие передается от одного заряда к другому, настолько укоренилось в 19 в., что ей даже дали название – «эфир». Предполагалось, что эфир заполняет все пустое пространство и что он совершенно невидим. Электромагнитные поля представлялись, как натяжения в эфире.
Но в такой среде, согласно законам классической физики, если осуществить тем или иным способом колебания (изменения) электромагнитного поля, должна возникать и распространяться эфирная, или электромагнитная, волна. Более того, скорость такой волны нетрудно рассчитать по электрическим и магнитным свойствам такой среды. Оказалось, что скорость таких «эфирных», электромагнитных волн в вакууме составляет 300 000 км в сек. Почти такую же скорость, но для распространения световых сигналов, получил Олаф Ремер. Получается, что свет это тоже «эфирная» или электромагнитная волна. Это было неожиданным открытием, которое позволило по-новому взглянуть на природу света. То, что свет – это волна, знали и раньше, но что это электромагнитная волна узнали впервые. Как мы увидим дальше, с открытием электромагнитных волн физика получила в свое распоряжение мощный метод проверки ньютоновской модели пространства и времени.
Но пока все выглядело замечательно. Физика получила дополнительное подтверждение своего внутреннего единства. Разные, на первый взгляд, явления получали единое описание, открытия следовали одно за другим и все укладывались в некую единую схему. Казалось, что классическая физика способна описать вообще все, даже явления, выходящие за рамки ее компетенции. Ну, остались, конечно, некоторые частные вопросы, решение которых, видимо, вопрос времени. Любопытно, но когда создатель современной квантовой теории, одного из блоков фундамента, на котором покоится здание современной физики, в те времена еще студент, Макс Планк, решал вопрос о выборе своей профессии, он обратился за советом к профессору Геттингенского университета Филиппу Божоли, спрашивая, чем ему следует заняться. Да, представьте себе, в те времена были такие взаимоотношения профессора и студента, правда, в те времена и профессора, и студенты тоже были иными. Дело в том, что Планк колебался в выборе между изучением физики и античной философии. И Божоли, сам физик, посоветовал ему физикой не заниматься. Он совершенно искренне считал, что после открытия закона сохранения энергии ничего принципиально нового в физике просто не может быть. И дальнейшее развитие физики (и науки в целом) будет сводиться к выяснению каких-то деталей, определению некоторых нюансов – и все.
В принципе мы уже все знаем. Мы построили модели всех известных процессов и явлений. И если эти модели не вполне соответствуют самим явлениям, то надо просто уточнить некоторые моменты, повторно измерить некоторые величины, повысить точность измерений и т.п. и все придет в норму. Одним словом, это рутинная работа, которая при любом ее исходе основы физики не затронет никогда.
И в это время бравурные звуки туша вдруг стали плавно, но быстро переходить в похоронный марш. Именно из-за этих маленьких неточностей возникли большие неприятности и произошла та самая революция в физике в начале 20 в., которая разрушила такое, казалось бы, прочное здание классической физики. Точнее сказать, не разрушила, а поставила четко определенные границы применимости ее законов. Как же так получилось?
В одной из передач радио «Град Петров» уже говорилось о том, что в процессе познания человек руководствуется двумя основополагающими принципами: верификации и фальсификации. Принцип верификации означает приблизительно следующее: каждое новое исследование подтверждает известное ранее, а принцип фальсификации – каждое новое исследование опровергает установленное ранее. В любой сфере творческой деятельности человек использует оба принципа в их разумном сочетании, но отличие науки от богословских дисциплин, теологии, например, состоит в том, что для человека, занимающегося наукой, принцип фальсификации является главенствующим, а для теологии таким принципом является принцип верификации.
Нам представляется, что успехи естественных наук на рубеже 19-20 веков сыграли с учеными злую шутку: принцип верификации в науке начал становиться главенствующим. В каком-то смысле наука стала превращаться в религию. Тому есть много косвенных подтверждений: безапелляционность некоторых утверждений, совершенно бессмысленная конфронтация с церковью и т.п. Впрочем, процесс превращения науки в религию мы могли наблюдать на примере трансформации марксистской науки в марксизм-ленинизм. Помните известное изречение: «Учение Маркса всесильно, потому что оно верно»? К этому добавить нечего.

-13-

В чем же заключались эти «маленькие неточности», небольшие облачка на светлом горизонте физики? Но к концу 19 в. эти облачка уже сгустились в тучи. Так, кстати сказать, и называлась лекция, которую прочитал в конце 19 в. один из патриархов классической физике Томсон, лорд Кельвин – «Тучи над динамической теорией теплоты и света». Дело в том, что к концу 19 в. было установлено, что и свет, и теплота представляют собой одно и то же явление, а именно, электромагнитные (или эфирные) волны. Отличаются они только одним – длиной волны или частотой колебаний частиц среды (эфира), в которой они распространяются. Для света длина волны маленькая, для теплоты – большая. Но дело в том, что электромагнитная волна – волна особенная и не может распространяться в любой среде, а только в эфире.
Слово эфир, как научный термин, имеет очень древнюю историю. Его использовали еще древнегреческие философы. Правда, смысл этого термина менялся и, вот, в конце 19 в. он снова возник, но теперь этот термин означал среду, в которой распространяется электромагнитная волна, в том числе и свет. Но если раньше считалось, что эфир это нечто прозрачное для всего, что в нем движется, то теперь оказалось, учитывая свойства электромагнитных волн, что эфир это среда, свойства которой похожи на свойства твердого тела. Электромагнитная волна это поперечная волна и в другой среде распространяться не может.
Наличие среды, как утверждает классическая физика, абсолютно необходимо для распространения любой волны. Например, если из студии, где находится диктор, удалить среду, воздух, и он останется жив, то вы ничего не услышите: звук, звуковая волна до микрофона не дойдет. Хотя аппаратура будет функционировать нормально. То же самое будет, если из комнаты, где вы находитесь, убрать воздух – тоже ничего не услышите. В школе на уроках физики похожий опыт демонстрируется. И смотрите что получается: все космическое пространство заполнено эфиром, иначе как бы мы увидели свет Солнца, луны, звезд, комет, планет, других небесных тел. и в то же самое время, все эти небесные тела в такой среде, напоминающей твердое тело, движутся! Как можно двигаться в твердой среде? Это была первая, как выразился лорд Кельвин, туча над динамической теорией теплоты и света.
А где же повисла вторая туча? Дело в том, что для любой волны, в том числе и электромагнитной, должен существовать свой источник излучения. Где же эти источники? Да, вокруг нас! Каждое тело излучает электромагнитные волны либо световые – Солнце, звезды, либо тепловые – вообще все тела. Излучение различных тел отличаются друг от друга только длиной излучаемой электромагнитной волны и ее мощностью. Сразу оговоримся, мы видим не только Солнце и звезды, но и луну, планеты, предметы вокруг нас, т.е. тоже какое-то световое излучение, но эти электромагнитные волны являются отраженными, а не излученными. Эти тела, конечно, тоже излучают, но глаз это излучение не видит. Если каким-то образом «выключить» Солнце, то кроме звезд вы ничего не увидите. Так вот, в дальнейшем мы будем говорить только обизлучении тел, о длине волны этого излучения и о его мощности.
Но как изучать только собственное излучение тел и отстроиться от отраженного излучения? Из этого затруднительного положения вышли следующим образом. Каждое тело не только отражает, но и поглощает постороннее излучение. Значит нужно создать такое тело, которое постороннее излучение не отражает, а только поглощает. Вот тогда мы получим от такого тела только его собственное излучение. Была разработана модель такого тела, оно называется «абсолютно черное тело» (АЧТ), причем не только теоретическая модель такого тела, но и его экспериментальный образец. Оставалось сравнить результаты расчета и наблюдений. Результаты такого сравнения повергли физиков в шок. Мало того, что результаты сильно расходились, теоретические расчеты, основанные на классической электродинамике, показали, что мощность излучения АЧТ с уменьшением длины волны должна расти и расти бесконечно, т.е. и общая мощность излучения АЧТ должна быть бесконечно большой! Модель оказалась неверной и неверной принципиально, потому что противоречила закону сохранения энергии. Такого в принципе не может быть, тем более, что эксперимент давал разумные величины мощности излучения АЧТ. Это положение получило в физике свое название – «ультрафиолетовая катастрофа».
Забегая вперед скажу, что решение этих двух, казалось бы, частных проблем, в корне перевернуло не только сложившиеся представления о природе света и, вообще, электромагнитных волн, но и представления о пространстве, времени, природе материи и строении Вселенной.
И вот что еще интересно. В наших прошлых беседах мы говорили о том, что собственно наука, в нынешней ее форме, началась именно с изучения света, в первую очередь потому, что свет это практически первое, что возникло при сотворении мира, то, что было в начале всего и именно поэтому привлекало особое внимание. «И рече Бог: да будет свет». Все вернулось на круги своя.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх

Рейтинг@Mail.ru