Природа времени: Гипотеза о происхождении и физической сущности времени - Анатолий Бич

Эксперимент удалось осуществить в 1831 г. американскому ученому Майкельсону. В эксперименте луч света от одного источника, попадая (под углом 45°) на плоскопараллельную пластину, образует два когерентных[9] луча. В дальнейшем направление одного из этих лучей совпадает с направлением движения Земли, направление другого — перпендикулярно ему. В приборе (интерферометре Майкельсона) каждый луч проходил одно и то же расстояние (около 22 м) и попадал к наблюдателю, который по интерференционной картине имел принципиальную возможность установить, как зависит скорость распространения лучей света от их направления относительно движения Земли. Ожидаемая разница во времени прохождения сигналов должна была составить крохотную долю секунды — три, деленное на единицу с шестнадцатью нулями. Но при этом технические возможности прибора позволяли измерить запаздывание, еще в сто раз меньшее. И что же?

Определить скорость движения Земли относительно неподвижного мирового эфира не удалось. И первый опыт Майкельсона, и последующие, включая опыты 1887 г. (совместно с Моряк), четко засвидетельствовали, что движения Земли относительно эфира нет.

Отсюда напрашивался вывод, что либо эфир движется вместе с Землей, либо… его вообще нет. И то и другое совершенно противоречило объяснению результатов опыта Физо. И то и другое потрясло физиков и физику. Прежде всего, был нанесен смертельный удар по теории эфира. И дело тут не только в несоответствии опытов Физо и Майкельсона. Постепенно стало ясно, что эфир (если он есть) представляет из себя субстанцию с противоречивыми свойствами.

С одной стороны, он должен был бы обладать некой «тонкостью», подвижностью и проницаемостью, чтобы не препятствовать движению небесных тел (и макротел, и микротел), а с другой — он должен обладать невероятной жесткостью, чтобы передавать поперечные волны света. В работах Сен-Венана, Релея и Столетова было доказано, что ни одно вещество не может обладать такими свойствами, так как они несовместимы.

Кроме того, в опытах Физо и Майкельсона — Морли было продемонстрировано, что свет не подчиняется правилу сложения скоростей. Нам сегодня даже трудно себе представить, как велико было смущение физиков. Но недаром говорят, что в науке отрицательный результат — это тоже результат.

Когда Майкельсон осуществил свой первый эксперимент, Эйнштейну было два года. До создания специальной теории относительности оставалось двадцать четыре… Ученые теперь должны были отказываться от пространства, заполненного эфиром. Если эфира нет, то не пустота же между небесными телами? Как через пустоту может происходить гравитационное взаимодействие? И как все-таки понимать, что свет не подчиняется правилу сложения скоростей? Движения всех тел подчиняются этому правилу, а свет нет. Что такое свет? К концу века ученые уже были готовы ответить на этот вопрос. В работах М. Фарадея, Дж. Максвелла, Г. Герца было с высокой степенью достоверности доказано, что свет — это колебания электромагнитного поля, которое может распространяться в пространстве в виде электромагнитных волн. Этот вывод также нанес удар по эфиру, ибо оказалось, что для своего распространения свет не нуждается в эфире. Но оставим на время в покое многострадальный эфир.

Одно из важнейших следствий уравнений Максвелла состояло в том, что в вакууме электромагнитные волны распространяются со скоростью света. Эта скорость в вакууме, или, как говорили в прошлом веке, в пустоте, составляет около 300 000 км/с. (Современное наиболее точное значение скорости света — 299 792 456,2 м/с.) Потрясающе огромная скорость, но самым удивительным все же было не это. «Оказалось, что, движется ли наблюдатель навстречу световому лучу или убегает в противоположном направлении, скорость луча относительно него не меняется!.. Странным образом скорость света всегда остается неизменной».

К тому времени, когда «странностями» физики занялся Эйнштейн, выдающиеся ученые Фитцджеральд и Лоренц уже определили свое отношение к проблеме независимости скорости света относительно скорости источника света. Фитцджеральд предложил считать опыт Майкельсона доказательством поразительного факта: не скорость света зависит от скорости его излучателя, а размеры всех тел зависят от скорости их движения относительно наблюдателя. Эту гипотезу обосновал своей электронной теорией Лоренц, а Пуанкаре на ней построил новую теорию относительности… Так называемыми «преобразованиями» Лоренц показал, что собственное время движущегося тела и его размеры также зависят от скорости движения тела относительно наблюдателя. А Эйнштейн, с присущей ему решительностью, обобщил эти гипотезы: «…один и тот же световой луч распространяется в пустоте со скоростью с не только в системе отсчета К, но и в каждой другой системе… движущейся равномерно и прямолинейно относительно К» {11}. Такое экстравагантное понимание света и позволило Эйнштейну произвести, по существу, революцию в области физики — поставить свет в совершенно особое положение. Абсолютизировать свет и сформулировать свой знаменитый второй постулат, процитированный ранее.

Некоторые сторонники теории относительности, признавая, что скорость света определяет предельную скорость любых взаимодействий, утверждают также, что и время — это… только функция скорости света.

Мы ознакомились с некоторыми основными положениями теории относительности. Конечно, это знакомство было недопустимо кратким и поверхностным. Я выделил только два постулата Эйнштейна, поскольку они являются главными в релятивистской физике, связаны с пониманием времени, и поэтому именно они сегодня подвергаются наиболее яростным нападкам со стороны критиков теории относительности.

1.5. Представления о времени в конце XX века

Странно, но и в конце XX века четыре концепции времени, появившиеся еще в Древней Греции, продолжают отстаивать свое право на существование. И это несмотря на то, что, начиная с 60-х годов эйнштейновское (реляционное и релятивистское) понимание времени получает все новые и новые неоспоримые (или, по мнению оппонентов, казалось бы, неоспоримые) подтверждения. И дело тут не только в том, что теория относительности как сравнительно новое миропонимание встречает сопротивление, ибо новому всегда сопротивляются, и дело не в сложности теории относительности. Главная причина, очевидно, в том, что до сих пор никто, включая Эйнштейна, не смог убедительно ответить на «детский» вопрос — «Что такое время?»

Николай Александрович Козырев (1908–1983), знаменитый российский астрофизик, профессор Пулковской (а до того Крымской) обсерватории, известен не только тем, что является первооткрывателем тектонической (вулканической) деятельности на Луне или тем, что предложил (в качестве гипотезы) новый — неядерный источник разогрева космических тел. Он предложил свое видение времени, увязав в единую теорию и время, и причину лунного вулканизма, и природу внутризвездного теплообразования {16}. Вот что пишет об этом А.Н. Дадаев, автор биографического очерка о Н. Козыреве: «Согласно его теории, небесные тела… представляют собой машины, которые вырабатывают энергию, а «сырьем для переработки» служит время». Свое видение времени Н. Козырев обосновал в созданной им «причинной механике». Новая механика основана «не на равенстве действия и противодействия, т. е. не на симметрии взаимодействующих сил, а на асимметрии и необратимости причин и следствий, связь между которыми устанавливается последовательностью во времени, его направленностью, причем физическое время выступает, таким образом, в качестве «движущей силы», или носителя энергии…» Рассуждения таковы: мы неизбежно распространяем действия второго начала термодинамики на всю Вселенную, но его следствием была бы полная деградация — тепловая и радиоактивная смерть, никаких признаков которой мы, однако, не наблюдаем… Следовательно, «в природе существуют постоянно действующие причины, препятствующие возрастанию энтропии».[10] Как постоянно препятствующий, постоянно действующий и всеобъемлющий фактор снова выступает физическое время, которое «в силу своей направленности может совершать работу и производить энергию».

В статье Л. Шихобалова {17} четко и достаточно полно отражены и основы причинной механики Н. Козырева, и суть представлений Козырева о времени.

Автор указывает на три допущения, на которых строится причинная механика. Первое заключается в том, что Козырев принимает субстанциальную концепцию времени. Он «предполагает, что время представляет собой самостоятельное явление природы и оно может каким-то образом (выделено мною. — А.Б.) воздействовать на объекты нашего мира и протекающие в нем процессы…» Второе допущение утверждает, что «время, наряду с обычным свойством длительности, измеряемой часами, обладает еще и другими свойствами». Эти другие свойства Н. Козырев называет активными. Таким свойством он считает, например, плотность времени. Третье допущение Н. Козырева гласит: «Активные свойства времени могут быть исследованы экспериментально».