Контракт ещё на сто лет
Дата: 17/02/2017
Тема: Физики и Мироздание


Д. А. Тайц, к.ф.-м.н. 

«Таким образом, то возражение, что космология не  является наукой, поскольку не имеет под собой наблюдательной основы, более не существует». С.Хокинг, Р.Пенроуз. «Природа пространства и времени»

В 1670 году  Ферма на полях против 8-й задачи 2-й книги Диофанта написал: «Я нашел воистину замечательное доказательство этого, однако поля слишком узки, чтобы поместить его». «Поля» времени и пространства пришлось расширить до размеров четырех континентов (ибо Африка и Антарктида не в счет), и до трех с половиной столетий, а бумажное пространство – до 20 печатных листов, чтобы обосновать доказательство «Великой Теоремы Ферма» в конце 20-го столетия.                           



Исааку Ньютону не потребовалось убеждать и доказывать истинность открытого им закона тяготения, настолько совершенна, красива, доказательна была его физика небесных тел Солнечной системы. Объяснено все, что могли наблюдать на небе в его время. Его гениальное открытие – «Закон Всемирного Тяготения» до сегодняшнего дня основа, на которой зиждется астрономия и, в определенном смысле, физика, в целом. А, что касается экспериментального подтверждения истинности «гипотезы Ньютона», то 19-й век, который даже не ставил такую себе цель, обладая мощными инструментами, вполне решил эту задачу. (Некоторые неувязки незначительного векового смещения орбиты Меркурия, объяснялись влиянием тел, пока не замеченных, из-за близости Светила). Точность, которую обеспечивала ньютоновская физика в описании и предсказании (механика – астрономия) гарантировала сотые доли процента.

Специальная теория относительности (СТО). 1905 год. Блистательное  уточняющее дополнение физики Ньютона-Галилея, дополнившая классику специфической динамикой скоростей, близких к световым, и великим объединением энергии и  массы. К середине 20-х СТО принята всеми ведущими физиками мира. На знаменитой фотографии участников Сольвеевского Конгресса (1927 г.) в центре Эйнштейн. 29 выдающихся (великих!) физиков. 21 Нобелевский лауреат. Квантовая механика, с ее феноменальными успехами, базируется на СТО. К 1935 году (через 30 лет) Специальная теория относительности подтверждена исчерпывающе, со всеми парадоксами, «невообразимыми» выводами и следствиями. Один из главных признаков силы «превосходной» (по Пенроузу) теории – предсказание. Знаменитая формула СТО обеспечила целый букет открытий, вплоть до новых видов частиц и материи. Неоспоримая ее истинность безоговорочно подтверждена.

После войны с развитием электроники, атомной, космической техники этот раздел физики стал частью инженерной практики. Специальная теория относительности, как и квантовая механика, как и Максвелловы абстракции, как и Фарадеевы магнитные узоры, стали источником и опорой величайших технологических знаний. А, что говорить о «совершенно бесполезном» Ньютоновом «Всемирном тяготении»! Человек, сидящий в удобном кресле перед телевизионным экраном с чашечкой кофе, коротающий 5-ти часовой перелет из Рима в Нью-Йорк, должен благодарить за это Гениальных Теоретиков, а, по существу, и «Генеральных Технологов». Да, это так! Если всмотреться в великих творцов точного знания, то есть, знания, как такового, не имеющего ввиду его приложения, то перед нашим взором предстанут, например, Эвклид или Пифагор – учения которых фундирует знание, необходимое для создания телескопа или рулона туалетной бумаги.

Никакое ответственное учение, которое достойно назвать Наукой, никакие его следствия, которыми мы пользуемся, не смогли бы возникнуть и работать, когда бы,  «витающий в эмпириях» Платон не подарил нам понятие ИДЕЯ. Платон ввел это понятие как сущность вещи, как некую самостоятельную обобщающую цельность. Это позволило «вывести, перенести разум человека за пределы индивидуального сознания. Оперировать в разных, индивидуальных сознаниях одним и тем же языком» (Б.Г. Кузнецов). Отныне, начиная с Платона к известным привычным, конкретным вещам, таким как, например, «стол и кубок», были открыты и присоединены бестелесные обобщения: «столость», «кубковость» (эти термины придуманы Платоном!). Именно благодаря Платону появилась возможность абстрактного мышления и унификации знаний. Любой, например, стоящий у кульмана техник (простите, я хотел сказать склонившийся над клавиатурой) может оперировать в своем сознании «бесконечностями» или «бесконечно малыми!». Более того – понятием Бога, притом, не обязательно восседающего на престоле демиурга. Т.е. осознанными, ярко очерченными абстракциями. Это драгоценнейший дар  Эллина, сформировавшего европейскую культурную самость. Платон – бессменный водитель и «куратор» Европейского цевилизационного Института Мысли.

Бесполезной, не нужной, главное, не правдоподобной доктриной представлялась гелиоцентрическая модель Коперника. Она, прежде всего, противоречила факту неподвижности Земли, очевидному движению Солнца и явному вращению небесной сферы. Автор получил экземпляр крамольной книги в день своей смерти 24 мая 1543 года. Для ее рецензентов и клерикальных начальников вопрос правдоподобия, соответствия реальности не стоял. Тем более, предисловие, написанное не Коперником, отмечало: «Принципы, положенные в основу, – суть абстрактные гипотезы, придуманные для удобства вычисления». Истинность Великой гипотезы Коперника была доказана Галилеем через 90 лет. В год напечатания книги с аргументами и обоснованиями правоты Коперника Галилей был вызван в Ватикан. Последний допрос 21 июня 1633 г. (В официальном протоколе инквизиции: «…и ему было приказано, чтобы сказал истину. Иначе он будет подвергнут пытке»). Пройдет еще 54года, и не нужная, и в определенном смысле «идеологически» вредная теория Коперника-Галилея будет доработана, развита Ньютоном (1687 год) до великолепной, стройной, предельно обоснованной, но практически пока бесполезной, астрономии.

Итак, все великие идеи и труды пытливых мыслителей, творцов наук о природе мира и человека, возникали как потребность интеллекта в познании, как своего рода искусство и стремление передачи открывшегося другим. Великие постижения не предназначались для утилитарных целей, но так, видно, мы сотворены, что любое деяние, нацеленное на постижения, вознаграждается вдвойне – радостью познания и отыскания гармонии, и только во вторую очередь – устроением жизни. Все великие системы знания о природе – это удовлетворение любопытства, жажда в подтверждении истины, трансцендентное чувство сочетаемости истины и блага. Это тяга к реализации постигнутого. Электротехника завоевала Европу и Америку через 40 лет после удивительных опытов Фарадея. Через 50 лет после публикации абстракций Максвелла мир покрылся радио, а Германия и США – телевидением. Вся парадоксальная наука, задуманная теоретиками как чистая (не прикладная), «невыразимая» физика («кванты – СТО»), заработала через 30лет, как самая мощная и влиятельная техническая, инженерная, рабочая опора Земного Шара и космоса, чья услуга достается каждому(!) из 5 миллиардов жителей.

Но, что удивительно, в россыпи замечательных открытий и  обоснований работающих «Новых Наук» 20-го столетия появилась одна, технологически безнадежная, грандиознейшего охвата и безмерной гипнотической и спиритуалистической, даже теологической глубины. Наука, отвечающая за весь Космос в целом, и принципиально отменяющая не только Ньютоновское Мироздание, но и фундаментальные представления физики. Общая Теория Относительности, ОТО – эта Наука представляется абсолютно бесполезной если говорить о технологических потребностях. Нужна ли она здесь на Земле?... Сверхъестественно нужна!  Она – само озарение. Она, благотворна натаскивая и шлифуя механизмы понимания, обучая интеллект мастерству упрощения, не разрушающего и не упускающего суть. Она нужна вкладом в продвижение математики и одним этим уже драгоценна,. Наконец, как это ни парадоксально, ОТО дала мощнейший толчок и повод для развития технологии приборостроения. Но, конечно, главная ценность – эта наука может предсказать и увидеть в космосе то, что никакая другая наука не может.

Отвлечемся немного. В 1949 году я, восьмиклассный обалдуй, стащил у Бориса Григорьевича Кузнецова, проживавшего напротив Адмиралтейства (Гороховая 4), сказочно шикарный по тому времени «глянцевый» журнал «Америка». В журнале была статья «Вселенная и труды профессора Эйнштейна». БГ рассказал, что прекрасный рисунок «Солнце, продавившее сетку геодезическую, подобно тяжелому шару, уложенному в гамак» – идея Эйнштейна. В журнале статья была перепечатана из «Таймс» к 70-летию ученого (но об этом я узнал лет через 60 лет!). Подобный рисунок можно было встретить впоследствии во всех изложениях, не только популярных. Общая Теория Относительности была предложена в 1915году, и как ничто другое демонстрировала сверхъестественную интуицию и интеллектуальную мощь Альберта Эйнштейна. ОТО – это Вселенское Мироустройство. В основу построения взят граничащий с чудом факт «случайного»  совпадения гравитационной и инерционной массы тел. Эйнштейн предположил, что гравитация – это проявление кривизны геометрии пространства-времени. Безукоризненный мысленный эксперимент с двумя лабораториями, одна из которых в свободном падении в поле Земли, другая вдали от гравитирующего тела, делает наглядным проявление отклонения геометрии пространства-времени от Эвклидовой вблизи массивных тел, проявляемое в гравитации. Свободное ничем не связанное движение земного шара под действием гравитационного влияния Солнца в четырехмерном пространстве (ось времени от Солнца нормальна к орбите) являет собой картину замысловатой спиралеподобной кривой (в цилиндрическом 4-х мерном пространстве). Эта откровенная, кажущаяся нам кривизна траектории – есть кратчайшая (т.е. прямая!) в той «искривленной» геометрии, которая порождена Солнцем, и названа нами – «гравитация». (Посмотрел бы я на того «силача»-теоретика, который попытался бы «спрямить» кратчайшую, выбранную Землей!).

Уравнения  ОТО невероятно сложны. Их решениям отдавали свое время тысячи (!) физиков-математиков. Самые мощные ЭВМ. Полное решение не получено до сих пор. Но то, что удалось посчитать, предсказать, подтвердить было удивительно. Замедление времени. Эффект проверен и подтвержден в земных условиях и принимается во внимание в спутниковой связи. Искривление светового луча (дополнительного к СТО) в гравитационном поле. Космическое явление – «черная дыра». Космическое «линзирование» – возможность наблюдения объектов заслоненных массивными темными телами. ОТО безусловно признается всем сообществом мира науки. В отличие от теорий из букета новаций полноразмерного 20-го века, Теория (а вернее закон) все же не была экспериментально подтверждена в своем главном, опорном утверждении: «Гравитация, проявляемая во взаимном движении тел в пространстве, не является результатом воздействия «материального феномена», передачи через пространство посредством какого-то медиатора, т.е. «вещьно». Гравитация полевое явление, проявляемое в его метрике, проявляемое совершенно необычно, степенью отклонения от Эвклидовой геометрии (метрики). Степенью ее кривизны. Кривизна порождается гравитирующим Телом, искривляющим (без кавычек!) эвклидово пространство. Кратчайшая в таком пространстве может быть кривой (таким кажется, например, кратчайшая на поверхности шара). Так, мы видим, что свет, «апофеоз прямизны!» загибается вблизи Солнца. А вблизи «черной дыры» загибается настолько, что ныряет и исчезает навсегда. А все потому, что траектория – это «геометрия», а в  геометриях площадь круга, деленная на квадрат радиуса, не всегда равна Эвклидовому 3,14…!

Вдали от массивных тел пространство эвклидово, в силу изотропного равномерного воздействия всей окружающей Вселенной. «Пустота», как характеристика пространства, сохраняет свой смысл, даже лишенная наполнения, какой-нибудь эманацией. Такое пустое Пространство – это просто геометрическая сущность усредненного удаленного звездного мира. «Эвклидность», «Гео Метрия» – когда сумма квадратов катетов – это квадрат гипотенузы. Присутствие материальных тел преобразует пространство так, что из любых его кратчайших («прямых» данной области) выполнение теоремы Пифагора невозможно – это и есть признак кривизны геометрии. Теперь самое главное. Если гравитационные явления – особенность кривизны пространственной геометрии в присутствии материальных тел, то скачкообразное изменение массы тела должно приводить к изменению кривизны геометрии в непосредственной близости и, естественно, волна (не вещества!), а «трепет» измененной геометрии распространяется далее со скоростью света. Это называется «гравитационная волна», не волна напряженности гравитационного поля, а волна «геометрии – метрической структуры» (невиданное, неизвестное науке сущностное явление!). Опытное подтверждение гравитационных волн (G), предсказываемых ОТО, явилось бы величайшим научным событием, обозначившим преобразование «теории» в «закон», и изменившее характер научного мышления на столетие (как это произошло после Ньютона).

Где-то прочитал, что зафиксировать такую волну, равносильно тому, чтобы ухитриться выделить писк комара на фоне бушующего урагана. В другом месте сравнили трудности выявления G-волны, как выявление и фиксацию точного порядка обрыва струн в грохоте сброшенного с небоскреба рояля. Особенность G-волн – их невероятная слабость. Это хвосты ничтожного «трепетания» геометрии пространства. «Романтическое» сравнение этих «хвостов» можно уподобить приему звуковой волны от мгновенного источника звука. Не точечного, но распределенного по одному из измерений. Молнию, если бы она возникла в небольшом пространстве (шаровой фронт звуковой волны), мы на любом расстоянии услышали бы как единичный звуковой удар. Но, т.к. разряд протяженный, многокилометровый, слышатся длительные раскаты от отдаленных участков, хотя, источник уже давно (десятки секунд) исчез. G-волна, возникающая при столкновении черных дыр, должна сопровождаться подобным трепетанием метрики. Она, Волна, подобна исчезающему Чеширскому Коту, чья загадочная улыбка остается. Так говорит Теория, и это ключевой признак, который надо обнаружить и подтвердить. И Это случилось ровно через сто лет после публикации ОТО. 14 сентября 2015 года   в 13часов 51 минуту по Московскому времени положения общей теории относительности стали доказанным законом физики (природы!). Стоимость гравитационной лаборатории LIGO превышала годовой бюджет иных государств. Сооружения и измерительное оборудование простерлись от Хэмворда (шт. Вашингтон) до Ливингстона (шт. Луизиана).

Как греет душу совпадение кривой обнаруженного и зарегистрированного процесса с той, теоретической, полученной Б. Брагинским в конце 70-х.! Отныне наступил новый век пост-Ньютоновской физики, в котором внематериальные математические сущности, эти представительства мышления и сознания в Платоновском смысле, осветят и объединят пониманием Мир, Сознание и ускользающую Сущность Сотворения. Контракт подписан еще на сто лет.

 

Вместо примечания

Есть столь очевидные вещи, для которых неприменимо понятие обоснования и, которые сами являются обоснованием чего либо, (даже самого понятия «обоснование»). К таким  вещам можно отнести сознание собственного существования, как неколебимую самоочевидность, вместе с ее образами, творимыми сознанием. Но, Боже мой, как необходима убедительная доказательность соответствия истине и, по возможности, простота объяснения этих построений нашего сознания! Именно для этого появляются великие научные концепции, все более простые и ясные, лаконичные, немногословные. Часто отпугивающие непривычной простотой и отсутствием ненужных замысловатых прикреплений. Таковыми были Система Гелиоценнтризма (Коперник), Относительность (Галилей), Механика «Трех закония» (Ньютон), Всемирное Тяготение (Ньютон), Квант (Планк), Принцип Неопределенности (Гейзенберг).

Что может больше освобождено от всяческих следов заумной сложности, чем этот «математически плебейский» краеугольный и одновременно фундаментный камень наук о природе? Простота почти детских считалочек этих  принципов, с которыми мы воспринимаем мир и исползаем его свойства, полностью уравновешивается и искупается невероятным усложнением математики, обеспечивающей работоспособность и предсказательную мощь коротеньких, почти стихоподобных Законов.

Математика развивается и даже рождаются новые ее формы, в ходе обслуживания лаконичных законов физики. «Исследования Фурье – пример того, как требования физики вызывают фундаментальный математический прогресс» ( Макс Лауэ). Математические построения, присоединенные к физическим догматам включенные в наше Сознание, обеспечивают великолепное чувство постижения мира, неизбывное желание и надежду приблизиться к Абсолюту, предвидеть, предсказать, шагнуть за «Горизонт» (Гейзенберг). О таких ощущениях говорили многие мыслители, как, впрочем, и о том чувстве беспокойного неудобства, от неувязок которые замечались в предложенных теориях. Об этом смело говорили и Ньютон и Эйнштейн. Приведем слова автора «Закона Всемирного Тяготения» (Ньютон): «…непостижимо, чтобы неодушевленная грубая материя могла без посредства чего-либо нематериального действовать и влиять на другую материю без взаимного соприкосновения. Предполагать, что тяготение является неразрывным и врожденным свойством материи, так, что тело может действовать на другое на любом расстоянии, в пустом пространстве, без посредства чего либо, передавая действие и силу – это, по-моему, такой абсурд, который не мыслим ни для кого, умеющего разбираться в философских предметах» (Письмо епископу Бентли, 1693 г.).

Эту загадку гравитации сумел разрешить «умеющий разбираться в философских вопросах» Альберт Эйнштейн в 1916 году. Ее разрешил бы и сам Ньютон, когда бы знал, что существует феноменальное чудо: Гравитирующая («тяжелая») и Инертная массы абсолютно совпадают! (погрешность в 11 значащей цифре). Это необычайно невозможное  беспредельно парадоксальное, в принципе необъяснимое  явление. Эти массы определены из совершенно разграниченных групп физических явлений: конкретной механики контактного взаимодействия (движения – изменения) материальных тел и бесконтактного статического взаимодействия с одним единственным предметом (Земля). (В принципе, эти массы разной размерности). Эйнштейн убедился, что это свойство, наряду с одинаковым ускорением в гравитационном поле тел разной массы (открыто Галилеем) является свидетельством глубочайшей связи между любыми физическими явлениями и явлением гравитации. И это так! Поскольку (принципиально) столкновение шаров, попадание кванта от далекой звезды на сетчатку глаза или движение кометы определяются не полем некого «флюидообразного» агента, но единственным сущностным свойством пространства – его геометрией. Вдали от астрономических тел геометрия пространства-времени Эвклидова. Вблизи массивных тел пространство видоизменяется, становится неэвклидовым. Кратчайшая не является прямой, орбитальное движение – это и есть выбор этой кратчайшей.

Общая Теория Относительности, которая включает теорию тяготения и классическую механику, исходит из фундаментального представления о принципиальной действующей сути «гибкого» преобразования геометрии пространства-времени, выявляемой нами в сущности законов природы. Эйнштейн сумел чрезвычайно наглядно, на «пальцах», с иллюстративностью, присущей учебнику, оживить необычные аспекты своего учения. Кабина лифта вдали от источников гравитации – наглядный образец участка пространства чисто эвклидовой геометрии. Включение двигателей с ускорением 9,8 м/сек2 создает неотличимые от гравитации на Земле условия геометрии пространства времени. Без всякого медиатора какого-то поля. Наглядную картину динамической геометрии, как источника гравитационных явлений, дает другой пример. Лифт свободно падает по направлению к центру Земли. Все предметы свободно висят. Но если присмотреться, то два отстоящих друг от друга шарика медленно, но с ускорением сближаются! Кариолисово ускорение. Геометрия этого лишенного гравитации пространства неэвклидова! Мало того, если луч света войдет в дыру в стене и выйдет через другую, то он опишет дугу – кратчайшая! Наглядны, исчерпывающи и убедительны примеры Эйнштейна с измерениями масштабов на вращающемся диске.

Невероятно сложная в математическом изложении, пригодная для анализа, предсказания, предвидения Общая Теория Относительности более проста, удобна и приемлема для восприятия обычных, технически подготовленных любителей точного знания, чем входящая в ОТО Частная Теория. Ведь здесь уже не надо переформатировать привычное сознание парадоксом близнецов и постулатом постоянства скорости света. Они, конечно, остались, но их вызывающий эпатаж померк под величественным и грандиозным всевселенским всевластным символом Гравитации. Здесь я буду цитировать, почти бессвязно выхваченное из книжек, лежащих перед моими глазами. «Главное озарение, снизошедшее на Эйнштейна в один счастливый день: осознание глубокой связи между гравитацией и ускоренным движением» (Брайн Грин). «Постулат в основе ОТО состоит в том, что действие гравитации и ускоряющихся структур одинаковы. Этот принцип известен как «принцип эквивалентности»» (Б. Аталай). «Величайшее значение ОТО в том, что она объяснила чисто «физическое» гравитационное взаимодействие геометрически – как свойство искривленного пространства-времени. Именно этот результат вдохновил Эйнштейна на поиски путей геометрического описания всех остальных физических взаимодействий» (Дж. Уилер). Эйнштейн отменил гравитацию, заменив ее геометрией.

ОТО, после соединения ее с квантами, по сути дела, станет теорией «Всего», от звезд и Вселенной, до природы атомного ядра. Представляю, как много необычайного, чудовищно интересного откроется нам, когда будет разработано полноценное математическое обеспечение этой теории. По крайней мере то, что уже открыто и подтверждает ОТО, невероятно интересно.







Это статья PRoAtom
http://www.proatom.ru

URL этой статьи:
http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=7325