Юрий Кретов - Аструс. Новая физика

«Начала» Евклида представляют собой изложение той геометрии, которая известна и поныне под названием «евклидова геометрия». Она описывает метрические свойства пространства, которое современная наука называет «евклидовым пространством». Это пространство пустое, безграничное, изотропное, имеющее три измерения, обладающее свойствами инвариантности и симметрии по отношению к выбору направления.

В течение двух тысячелетий геометрия Евклида была неоспоримой.Евклидово пространство стало той ареной, на которой Галилей и Ньютон основали классическую физику.

В XVI веке итальянский гуманист и философ Ф. Патрици (1529–1597), рассматривая пространство как первооснову бытия, в своей работе «Новая философия Вселенной» писал: «Пространство есть то, что было прежде мира и будет после него, что стоит во главе мира, из него исходит и, наконец, обращается в нечто… Разве оно тогда не является субстанцией? Если субстанция есть то, что лежит в основе, то пространство и есть, скорее всего, сущность (мира)» [10].

В конце XVI – начале XVII веков, начиная с Галилея, наука строила свое великое здание на основе евклидовой геометрии, постулирующей плоское пространство. «Плоским» называется пространство с нулевой кривизной. Нам хорошо известны свойства плоского пространства. В нем параллельные линии никогда не пересекаются, сумма углов треугольника составляет 180 градусов; кратчайшее расстояние между двумя точками – отрезок прямой; соответственно, луч света в плоском пространстве распространяется прямолинейно и т. д.

В начале XVIII века И. Ньютон, отталкиваясь от великой категории Абсолюта, ввел понятия абсолютного пространства и абсолютного времени. Ньютон не только верил в Бога – вездесущего и всемогущего, но и не мог представить его себе иначе, чем в виде особой субстанции, пронизывающей все пространство и регулирующей все движения тел, все, что происходит в мире.

Трехмерное евклидово пространство, в котором работает принцип относительности Галилея, у Ньютона выступает в качестве универсального вместилища. Он пишет: «Пространство, в котором мы живем, может быть уподоблено существующему вечно, неограниченно большому, неподвижному „ящику“ без стенок – вместилищу материи» [11].

По мнению Ньютона: «Абсолютное пространство по самой своей сущности безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным. Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему протекает равномерно и иначе называется длительностью» [11].

При этом не стоит забывать, что Ньютон писал также об относительном пространстве и относительном времени, о которых мы почему-то не вспоминаем. Определения «абсолютное» и «относительное» Ньютон применил и к таким понятиям, как движение, покой, место. С его точки зрения, абсолютное и относительное – это разные миры. Абсолютное свойственно миру нематериальной природы, относительное – вещам материального мира.

Указание на нематериальную природу абсолютных явлений – проявление ньютоновской дихотомии («дихотомия» – «раздвоенность»). Причиной времени и пространства по Ньютону является Бог.

Природа абсолютного времени и пространства имеет отношение только к абсолютному миру. Абсолютный мир – вечен и совершенен, он не подвержен тлению и трению, там существуют другие законы, не подвластные механическим закономерностям. Это прерогатива Бога.

А применяемое в механике время есть артефакт, оно, как и пространство, имеет другую природу, нежели явления внешнего мира. И Ньютон предписывает законы движения только относительному, несовершенному миру, обладающему трением, инерцией, тяготением и другими свойствами.

Вопрос лишь в том, как отличить абсолютное движение от относительного. Прямолинейное движение есть движение относительное. Для формулы не имеет значения, что относительно чего движется. Что находится в покое, зависит только от выбора системы отсчета. Поэтому скорости можно складывать и вычитать, принимая одно тело за покоящееся, другое – за движущееся прямолинейно.

Иное дело вращательное движение. По Ньютону, вращательное движение приближается к абсолютному и не может иметь таких же характеристик, как движение прямолинейное [12].

С вращательным движением все не так просто. Никаких проблем не возникает только в случае вращения точки. Но если вращается шар, то появляются отличия между движениями его центра, оси и любой другой точки.

А вокруг, куда ни глянь, везде вращательное движение. Вращается все, начиная от атома и кончая самой Вселенной.

Выход из положения нашел Л. Эйлер, разработав упрощенный подход. Он предложил принимать любой объект, даже планеты, за точку. Благодаря простоте решения Эйлер описал огромное количество типов движений, и с этого началось триумфальное шествие механики.

И небесная механика, в которой движущиеся по орбитам планеты приняты за точки, оказалась достаточно эффективной.

Правда, при этом пришлось пожертвовать кое-чем, в частности, принять условия, что пространство однородное, гладкое, бесструктурное, безразличное к переносам, поворотам и смещениям, а время – не имеющее направления, без различения прошлого, настоящего и будущего. Из всех свойств, которые присущи времени, используется только одно – длительность, а из всех свойств пространства – протяженность.

В общем, начиная с эпохи античности и почти до XIX века, развитие представлений о пространстве происходило в рамках его интерпретации как объективной характеристики мира. Существенным моментом было то, что эти представления развивались исключительно в рамках евклидовой геометрии, которая даже не ставилась под сомнение.

Новое представление о пространстве возникло в XIX веке, когда по результатам работ Н. И. Лобачевского, Я. Бойяи, К. Ф. Гаусса стало ясно, что геометрия Евклида не является единственно возможной. Лобачевский первым обнаружил искривление пространства и установил, что геометрия пространства зависит от сил и масс, с которыми тесно связано время.

Словом, создатели неевклидовой геометрии установили наличие прямой связи между геометрией пространства и наблюдаемыми физическими явлениями. В этом аспекте всех превзошел молодой английский математик и философ Уильям Клиффорд (1845–1879), соотечественник и современник Дж. К. Максвелла. Впитавший в себя идеи геометрии Лобачевского, он пришел к выводу, что пространство, в котором обитает человек, материально, и его геометрия в той или иной локальной области предопределяет физические свойства этой области.