Виктор Комаров - Тайны пространства и времени

Задавая свои вопросы природе и тем самым формируя очередные «знания о незнании», ученые той эпохи отчетливо представляли, чего хотят добиться. А хотели они на свои вопросы получить однозначные окончательные ответы типа «да» или «нет». Основу естествознания составляла так называемая формальная логика, в которой действует «закон «исключенного третьего» – либо «да», либо «нет», третьего быть не может, третье «от лукавого».

Ведь и в жизни мы обычно стремимся к однозначности. Уж лучше твердое «нет», чем раздражающая неясность, расплывчатая неопределенность. А еще хуже, когда ситуация то и дело меняется: сегодня «да», завтра «нет», а послезавтра снова «да». Неплохо бы, конечно, раз и навсегда все разложить по полочкам, все установить или хотя бы предвидеть наперед. Увы, жизнь значительно сложнее, в чем каждый из нас то и дело убеждается на своем собственном опыте.

Но в классической физике однозначность казалась незыблемой и нерушимой. Там более что она была уже в самых основных фундаментальных понятиях классической механики. Может быть, именно поэтому представители классической физики так за нее цеплялись, когда она стала давать сбои. Не хотелось покидать твердую землю и пускаться в рискованное плавание по океану неопределенностей. Их можно понять – это ведь так по-человечески.

А когда сбоев еще не было, механическая картина мира казалась «классикам» практически завершенной. Пределом мечтаний было научиться рассчитывать любой процесс как угодно далеко и с максимальной точностью. Все трудности, которые могли встретиться на этом пути, представлялись чисто техническими, вычислительными, а потому принципиально преодолимыми. Но если бы кто-нибудь из «классиков» на машине времени был перенесен в нашу эпоху, он был бы не просто удивлен, а сражен наповал. Развитие физики по шло совсем не по тому направлению, которое виделось его современникам. Природа оказалась намного сложнее механических представлений о ней. Особенно в микромире и в мегакосмосе. И узнал бы «классик» об этом не в какой-то сверх ультрасовременной научной лаборатории, а побывав на обычной рядовой лекции для студентов…

Например, с точки зрения классической механики можно в принципе с любой степенью точности одновременно измерить скорость и положение в пространстве любого движущегося тела – автомобиля, самолета, космической ракеты. Но если мы попытаемся повторить ту же операцию по отношению, например, к электрону, то столкнемся с совершенно поразительным обстоятельством. Чем точнее мы будем измерять скорость этой частицы, тем неопределеннее станет ее положение в пространстве, измеряемое в тот же момент времени. И наоборот: чем точнее мы определим положение электрона, тем неопределеннее окажется значение его скорости.

«Принцип неопределенности» – такое название получило это фундаментальное положение современной неклассической физики. Вот она – неопределенность! Ни «да», ни «нет», а неопределенность. И не «от лукавого», а «подсмотренная» у самой природы. Неопределенность скорости, неопределенность положения в пространстве!.. Что же получается? Выходит, что одна и та же частица может одновременно находиться и «там», и «здесь». Не частица, а своеобразное «облако».

В непосредственной связи с принципом неопределенности находится и еще одна «неоднозначность», обнаруженная новой физикой в результате проникновения в глубины микромира. Речь идет о так называемом квантово-волновом дуализме. С точки зрения классической физики, частица – это всегда частица, а волна – всегда волна. Квантовая же физика пришла к заключению, что одно и то же «образование» в одних условиях может проявлять себя как частица, а в других – как волна. Вывод явно неприемлемый для представителей физической «классики» – он не может уложиться в сознании последователя ньютоновской физики. Но он, тем не менее, подтвержден множеством экспериментов»…

Можно привести и немало других примеров, когда привычная для классической физики «однозначность» и «окончательность» уступают место в новой «неоклассической» физике неоднозначности и неопределенности. А вот еще один сюрприз, преподнесенный теорией относительности. Оказалось, что не только масса не абсолютна, но и длина отрезков! Чем ближе скорость движения наблюдателя к скорости света, тем короче становятся отрезки, мимо которых он проносится…

Поэтому мы должны быть готовы к тому, что когда речь заходит о таком «хитром» и «неосязаемом» понятии как бесконечность, рассчитывать на определенность и однозначность особенно трудно. Хотя следует признать, что было время, когда некоторые философы с абсолютной категоричностью утверждали, что Вселенная бесконечна в пространстве и времени. И не просто утверждали, а всякое сомнение в истинности подобного утверждения считали чуть ли не изменой материализму. Академик Наан на это ответил:

«Утверждение, о котором идет речь, по существу не имеет смысла. Ведь точно не определено, ни что такое Вселенная, ни что такое бесконечность, ни что такое, наконец, бесконечность Вселенной…»

«По-моему, при знакомстве с бесконечностью, – говорил в одном из своих интервью Наан, – люди обычно переживают три стадии. Сперва кажется, что все совершенно ясно, что и проблемы-то вообще никакой нет и все проще пареной репы – Вселенная бесконечна и баста… Но вскоре наступает второй этап, когда начинают задумываться – а что же такое бесконечность? Тогда наступает состояние, которое даже получило специальное название: «ужас бесконечного». Этот «ужас» связан прежде всего с неисчерпаемостью, ненасытностью, недостижимостью бесконечности. Ну и, наконец, третий этап, когда несмотря на своеобразный характер бесконечности, ее все же начинают изучать строго научными методами…

Мы знаем, что Вселенная бесконечна, но не знаем, в каком смысле. Я имею в виду пространственную бесконечность…

Не так давно выяснилось, что одно и то же пространство может быть одновременно и конечным и бесконечным. Все зависит от того, в какой системе отсчета мы его рассматриваем…» (Наан имел в виду чрезвычайно интересные исследования известного московского космолога А.Л. Зельманова, которому в свое время удалось показать, что одно и то же пространство в одно и то же время может быть в неподвижной системе отсчета замкнутым и конечным, а в системе, движущейся с околосветовой скоростью, – незамкнутым и бесконечным.)

Итак, природа сложнее любых формально-логических схем и построений, она не желает укладываться в их прокрустово ложе. И это открытие нанесло еще один чувствительный удар по догматическому мышлению в естествознании вообще, и в физике и астрофизике в частности. Мышлению, доставшемуся нам в наследство от классической науки XIX столетия.