16.2. Классические представления

Органы чувственного восприятия работают так, что человек оказывается автоматически включенным в “клуб любителей трех измерений”. И в самом деле, что может быть привычней и самоочевидней, чем окружающее нас трехмерное пространство? Ни в обыденной жизни, ни в производственной практике мы не сталкиваемся с необходимостью, а тем более, с возможностью выхода за его пределы.

Само пространство упорно уклоняется от исследований. Какие бы свойства мы ни взяли, они заведомо относятся не к пространству, а к наполняющим его объектам. У него же есть всего одно свойство: вмещать в себя все. Этим оно напоминает сознание, чье единственное свойство - осознавать все. Как мы видели, в результате само существование сознания иногда ставится под сомнение. Так и с пространством: если жарко, то горячо не пространство, а наполняющий его воздух. Если сумрачно, это не пространство сгустилось, а плотные тучи заслонили собой солнце. С предметами нашего мира может происходить все, что угодно, это никак не затронет пространство: оно не поморщится, не прогнется, не раскалится. Мы ничем не можем зацепить кусочек пространства, чтобы исследовать его под микроскопом. Мы исследуем всегда нечто, в этом месте находящееся. Какую бы высокую пирамиду из камней нашего мира мы ни воздвигли, она никогда не проткнет наше пространство и не выйдет в другое измерение.

Впрочем, обобщая перечисленные наблюдения, исследователи сделали определенные заключения о пространстве. В основном они сводятся к тому, что куда бы мы ни посмотрели, повсюду простирается оно - однородное, изотропное, плоское, без цвета, запаха и температуры, а главное, - прозрачное и бесконечное, - абсолютное пространство ньютоновой механики. Оно дополняется однородным и бесконечным абсолютным временем, единым для всех.

Таким оказался фундамент, опираясь на который ученые начали строить здание физики. История этого дела общеизвестна (см., например, [5]). Мы только вкратце охарактеризуем прежнее и нынешнее состояния физики, чтобы оценить степень достоверности предлагаемой ею научной картины мира.

Толчком к ускоренному развитию физики послужило открытие Г.Галилеем инерционного движения. Ранее полагали: чтобы тело двигалось равномерно и прямолинейно, на него все время должно оказываться силовое воздействие (так обобщался очевидный факт, что даже с одинаковой скоростью и по прямой дороге телегу тащить трудно). Г.Галилей догадался о существовании силы трения. А если она не действует на тело, то не нужно и дополнительной силы.

И.Ньютон, деля время между алхимией и наукой, обобщил эти опыты и вывел закон инерции (первый закон Ньютона): если на тело не действуют силы, то оно движется по прямой линии с одинаковой скоростью или покоится. Ну а следующий его шаг всем известен (второй закон Ньютона):

F = ma.

Смысл этой формулы в том, что каждое материальное тело обладает некой мерой инерции, называемой его массой - m, которая регулирует воздействие силы F на это тело. Чем больше масса, тем меньше ускорение a, которое данная сила может вызвать, будучи приложена к телу. Массивное тело как бы сопротивляется силе.

По поводу того, почему так происходит, имеются только некоторые туманные предположения. Так, Э.Мах выдвинул принцип, что инерция определяется всем веществом остальной Вселенной. (То есть, каждая частица вещества каким-то образом сцеплена со всеми остальными частицами во Вселенной). Хотя впоследствии А.Эйнштейн вдохновлялся принципом Маха, природа инерции так и остается загадочной до сих пор.

Одним из главнейших завоеваний науки оказались так называемые законы сохранения энергии, импульса и момента импульса. Никаких отклонений от них на практике обнаружено не было! Их математическая формулировка выступает в качестве основных уравнений движения для любых тел во Вселенной.

В 1918 г. Эмми Нётер доказала, что законы сохранения есть прямое следствие симметрии пространства и времени. Энергия сохраняется благодаря однородности времени, импульс и момент импульса - благодаря однородности и изотропности пространства. (Изотропия - это независимость от направления).

Теоремы Нётер как бы увенчали классическую физику, связав ее основные законы со свойствами абсолютного пространства и времени. Оказалось, что самые несомненные и фундаментальные проявления Мироздания неразрывны друг от друга и объясняют друг друга.