Анатолий Бич - Природа времени: Гипотеза о происхождении и физической сущности времени
Итак, выбрав в качестве исходной базы теорию относительности Эйнштейна, мы выдвигаем наше первое концептуальное положение, отличное от классического представления теории относительности: время не может существовать независимо от материи.
Второе наше концептуальное положение можно сформулировать так: собственное время любого материального субъекта Вселенной зависит, кроме всего прочего, и от состояния самого субъекта, а именно от энергии внутренних процессов, протекающих в субъекте.
Уже не в первый раз мы используем термин «собственное время». При всей кажущейся очевидности это понятие совсем не простое. Собственное время — это пространственно-временной интервал между двумя событиями; происходящими в объекте (с объектом), т. е. двумя точками, взятыми на траектории движения материального объекта (тела). В этом случае собственное время тела измеряется по часам, совмещенным с телом (по часам системы отсчета, относительно которой тело покоится), или по часам инерциальной системы, относительно которой движется тело. В соответствии с величиной скорости тела относительно системы отсчета его собственное время будет тем более замедленно, чем больше эта относительная скорость, чем ближе она к скорости света; при этом временной интервал на часах движущегося тела будет растянут по сравнению с собственным временем покоящегося тела, а темп его времени — замедлен.
Если с первым концептуальным положением сегодня, как мне кажется, согласны большинство физиков и философов (на это намекал и У. Каспер) и это положение можно оставить без специальной аргументации, как постулат, то второе положение требует обоснования.
При самом общем подходе можно отметить, что Вселенная проявляет себя наиболее полно и вездесуще (наиболее фундаментально), во-первых, через гравитационные взаимодействия, а во-вторых, через энергосущность всех без исключения процессов и явлений как на макро-, так и на микроуровнях. То есть Вселенная выражает себя через гравитацию и другие материально-энергетические проявления.[14]
Важным для аргументации второго постулата является утверждение о том, что внутренняя энергия тел не является величиной сохраняющейся ни относительно скорости тел, ни относительно гравитации. Это, попросту говоря, значит, что при изменении скорости тела или при изменении гравитационного воздействия на тело его внутренняя энергия также изменяется. Если относительно гравитации это кажется более или менее очевидным, то вероятность влияния скорости на внутреннюю энергию движущегося тела вызывает внутреннее возражение или настороженность.
Если вы не очень искушены в физике, то интуиция и здравый смысл услужливо подсказывают ответ: внутренняя энергия тела является величиной, сохраняющейся относительно скорости движения, т. е. не зависит от скорости, поскольку движение и покой тела зависят от того, с чем мы их сравниваем. Казалось бы, это очевидно. Ведь материальная система не знает, что мы рассматриваем ее относительно той или иной системы отсчета; какое дело до этого, например, интенсивности ядерных процессов или химических реакций, происходящих в теле; казалось бы, это их сугубо личное дело. Увы, интуиция и здравый смысл в очередной раз готовы подвести нас. Вроде бы очевидно, но это также очевидно, как для наших далеких предков было очевидно, что Земля плоская (в самом деле, что могло быть для них нелепее, чем круглая Земля, — ведь на противоположной стороне шара пришлось бы ходить вниз головой, да и дождь будет идти снизу вверх).
Но дело, однако, не только в интуиции. В 1900–1905 гг. под руководством А. Пуанкаре были проведены работы, которые убедительно показали, что процессы, протекающие на Земле, не зависят от движения Земли. Как это понимать? Опыты А. Пуанкаре как будто бы подтверждают наше интуитивное ожидание независимости внутренней энергии от скорости движения… Секрет, однако, в том, что скорость движения Земли по орбите составляет всего 0,0001 скорости света, т. е. скорости эти совершенно несопоставимы. И все-таки сомнения остаются.
Иное дело, если вы знаете теорию относительности и абсолютно верите в нее. Тогда вам известно, что с увеличением скорости растет кинетическая энергия и, соответственно, инертная масса тела, а значит, растет и полная масса и собственное поле тяготения тела. Ибо «из-за эквивалентности массы и энергии энергия, связанная сдвижением, проявляется как дополнительная масса». Далее воздействие на тело — такое же, как и от внешнего гравитационного поля. Казалось бы, все в порядке, отчего же смутное внутреннее возражение не покидает нас?
Оттого, что, рассматривая некое тело относительно различных систем отсчета, мы, в общем случае, придаем ему любые различные скорости, оно одновременно может и покоиться, вдвигаться, в том числе и в противоположные стороны. С точки зрения здравого смысла это нелепо. Да, говорят сторонники Эйнштейна, бессмысленно вообще ставить вопрос об истинной скорости тела и его времени. Они всегда относительны.
Таким образом, в соответствии с теорией относительности внутренняя энергия любого движущегося тела зависит от его скорости, но количественные показатели этого воздействия всегда относительны. Получается, что скорость движения материальной системы непосредственно не влияет на ее внутреннюю энергию, но опосредованно (в зависимости от выбора той или иной точки зрения) влияет. Если вы полностью удовлетворены вышеприведенными рассуждениями, то я вам немного… завидую. Как бы деликатнее выразиться?.. Это значит, что вы мыслите, как добротный специалист, но вот проблема… Значит, вы не просто знаете релятивистскую физику, но уже и верите в ее положения, как правоверный прихожанин верит в церковные догмы. Иначе вы обратили бы внимание на то, что вам только что предложили модель. А любая модель, даже общепринятая, это некоторое упрощение реальной действительности, упрощение, необходимое для возможности описания.
В данном случае во имя сохранения модели отбрасывается истина о том, что все движущиеся тела двигаются не только относительно произвольного наблюдателя (абстрактной системы отсчета), но и относительно некой реальной среды — физической системы отсчета. Нам снова предложили почти идеализированную модель.
Сегодня степень замедления времени у движущегося тела зависит от соотношения его скорости и скорости света. При этом молчаливо предполагается, что движется тело как бы в пустоте. Для модели это, может быть, и допустимо. А в реальности? Ведь пустоты нет даже в межзвездном пространстве. Там в среднем каждый кубический сантиметр содержит 1 атом, там содержатся пылинки… Если тело объемом в один кубический сантиметр движется со скоростью 0,8 с, то в течение каждой секунды оно сталкивается с 24 миллиардами атомов… А в межзвездном пространстве есть еще магнитные поля, вдоль силовых линий которых движутся электроны, протоны…Так будет ли от столкновения реального тела с реальной средой зависеть состояние тела и его собственное время? Безусловно, да. Ортодоксы скажут: прекрасно, чем больше скорость, тем ощутимее взаимодействие тела со средой, что в скрытом виде и декларирует преобразование Лоренца.
И это действительно так. Релятивистские эффекты, по крайней мере, эффект замедления времени у тел, движущихся с большими скоростями, зафиксирован. И этот эффект тем значительнее, чем ближе к единице отношение скорости тела к скорости света. Таким образом, получается, что эффект обнаруживает себя и без всякого учета взаимодействия движущегося тела с реальной физической средой. Какой из этого следует вывод? Только тот, что фактические взаимодействия замедляют собственное время движущихся тел тем значительнее, чем больше их скорости.
Получается, что и подозреваемые реальные контакты, и абстрактная модель как бы одинаково работают на конечный результат. Может быть, это одна из причин, почему сторонники теории относительности так цепко держатся за преобразования Лоренца.
Так-то оно так, но проблема в том, что «среды» бывают разные. Несопоставимо пространство в атмосфере Земли или вблизи от Солнца с межзвездным пространством.
Возможно, допустима аналогия: человек, который стоит без зонтика под дождем, мокнет меньше, чем человек, бегущий под дождем. И чем быстрее бежит человек, тем больше капель он встретит на своем пути в единицу времени. И тут тоже, казалось бы, можно использовать абстракции специальной теории относительности. Если бы не одно «но»: дожди бывают разные — и несколько капель в минуту, и ливень «как из ведра». И тут уже эффект намокания будет зависеть не только оттого, с какой скоростью бежит человек.
Конечно, только что высказанные соображения не отличаются большой оригинальностью. Мне они нужны только лишь для того, чтобы подчеркнуть безусловную зависимость состояния тела и его собственного времени от реальных взаимодействий. Специалисты, критикующие специальную теорию относительности (СТО), высказывают подобные соображения более точным языком. Например {42}: «…мы сделали вывод, что в четырехмерном кинематическом формализме СТО имеется «скрытая» в геометрии пространства динамика. Другими словами, если учесть взаимодействие света (фотонов) с приборами, полями и веществом, можно получить экспериментально проверенные кинематические формулы СТО, оставаясь в рамках модели трехмерного евклидова пространства и независимого от него времени». Встречаются, к сожалению, и резкие высказывания: «Фактом является удивительное непонимание физической сущности специальной теории относительности при совершенном владении ее техникой у множества вполне и даже очень высококвалифицированных физиков…»[15]
