Эйнштейн (Жизнь, Смерть, Бессмертие)

В статье "Относительность и проблема пространства" Эйнштейн говорит об исторической подготовке и реализации этой повой концепции бытия [1].

1 Эйнштейн, 2, 744-759. Эта статья была напечатана в качестве приложения к 15-му английскому изданию книги "О специальной и общей теории относительности". В предисловии к этому изданию Эйнштейн писал:

"В этом издании я добавил Приложение V, в котором изложил свои взгляды на проблему пространства вообще и па изменения наших представлений о пространстве, возникающие под влиянием релятивистской точки зрения. Мне хотелось показать, что пространству и в'ремени нельзя с необходимостью приписать раздельное существование независимо от действительных объектов физической реальности. Физические объекты находятся не в пространстве, но эти объекты являются пространственно протяженными. На этом пути концепция "пустого пространства" теряет свой смысл".

478

В механике Ньютона пространство и время, с одной стороны, и материальные частицы, с другой - существуют раздельно.

"При этом существенным обстоятельством, - пишет Эйнштейн, - является то, что "физическая реальность", существующая независимо от познающих ее субъектов, представлялась состоящей, по крайней мере в принципе, из пространства и времени, с одной стороны, и из постоянно существующих материальных точек, движущихся по отношению к пространству и времени, с другой. Идея независимого существования пространства и времени может быть выражена следующим образом: если бы материя исчезла, то остались бы только пространство и время (своего рода сцена, на которой разыгрываются физические явления)".

Переход от такого представления о пространстве и времени как о сцене, на которой разыгрываются физические явления, к новому представлению, состоит в утверждении: когда физические процессы не разыгрываются, сцены нет, она не существует, Это кажется некоторым возвратом к картезианской концепции пространства, последнее сводится к протяженности тел и без тел не существует. Теория относительности Эйнштейна примыкает к идее неразрывности: 1) пространства и времени, т.е. "сцены", и 2) "разыгрывающихся явлений" - физических процессов, обладающих сенсуальной постижимостью и поэтому становящихся явлениями. Она примыкает в этом смысле к общей тенденции классического рационализма, которая вела его к науке, к слиянию рационального, спекулятивного анализа с сенсуальным постижением мира. Но теория относительности в то же время исходит из тенденции противоположного направления по сравнению с физикой Декарта.

Декарт свел пространство к протяженности тел - физических объектов, которые движутся по отношению друг к другу. У Декарта нет общего, привилегированного тела отсчета. Но заполняющие пространство и тождественные

479

частям пространства тела - механическая картина мира в ее картезианском варианте - в XIX в. оказались недостаточным физическим представлением, недостаточным для объяснения новых открытых в то время явлений. Понадобилось совершенно новое, полевое представление. Здесь уже пространство и время приобретают физическое бытие не потому, что они заполнены телами и их движениями - актуальными (физика Декарта) или эвентуальными (все концепции, допускавшие реальность пустоты). Здесь, напротив, тела представляются сгустками пространства, обладающего в каждой точке некоторыми физическими, экспериментально обнаруживаемыми свойствами.

Динамическими свойствами. Воздействием на тела. Пространство - это не сумма тел, а сумма точек, в которых тела получают импульсы. Такова концепция силового поля. Существует ли оно независимо от этих тел? Существует ли помимо тел, фигурирующих в механике, другая физическая субстанция? На эти вопросы и ответила устами Фарадея наука XIX в. Ответила утвердительно. Тогда появился другой вопрос: не является ли эта субстанция сама всеобъемлющим телом, обладающим функцией других тел, способным служить телом отсчета? На этот вопрос ответила устами Эйнштейна наука XX в. Ответила отрицательно.

Несколько замечаний о генезисе теории поля как физической субстанции.

Ньютон говорил в "Началах" о двух проблемах. Первая - определение положений тел по заданным силам. Это исходный пункт механики, которая не проникает в причины сил. Вторая проблема - определение сил по заданному расположению тел. Это исходный пункт теории поля, физики в собственном смысле. Физики как области механики, если силы сводятся к перемещению тел и толчкам со стороны тел в каждой данной точке. Физики, независимой от механики, если импульс существует в данной точке и в данный момент без сведения его к кинетическим процессам, в которых участвуют некие непроницаемые тела.

Фарадей создал концепцию силового поля, которая в конце концов, развиваясь, привела к представлению о процессах, в которых тела вовсе не участвуют, где одно силовое поле - электрическое - своим изменением вы

480

зывает к жизни другое поле - магнитное и, наоборот, возникающие при этом электромагнитные волны демонстрируют независимость реального физического поля от поведения и наличия тел в точке, где появляется поле.

В рамках атомистического представления, т.е. в картине дискретных тел, движущихся в пустоте, концепция континуальной физической среды появилась сначала как формальный образ распределения в пространстве и во времени некоторых средних величин, например средней скорости молекул, т.е. температуры. Приведем несколько выдержек из уже цитировавшейся статьи Эйнштейна "Относительность и проблема пространства".

После упоминавшейся уже концепции пространства и времени как "сцены" Эйнштейн продолжает:

"Эта точка зрения была преодолена в результате возникновения новых идей, которые сначала, казалось, не вносили никаких изменений в проблему пространства-времени, а именно: в результате появления понятия поля и возникновения требования заменить им в принципе понятие частицы. В рамках классической физики понятие поля появилось как вспомогательное понятие в тех случаях, когда вещество трактовалось как некоторый континуум. Например, при рассмотрении теплопроводности в твердом теле состояние этого тела описывалось путем задания температуры в каждой точке тела для каждого определенного момента времени. Математически это означает, что температура Т представляется как функция пространственных координат и времени t (поле температуры). Закон теплопроводности представляется как некоторое локальное соотношение (дифференциальное уравнение), которое охватывает все частные случаи передачи тепла. Температура здесь представляет собой простой пример понятия поля. Это некоторая величина (или некоторый комплекс величин), являющаяся функцией координат и времени" [2].

2 Эйнштейн, 2, 750-751.

Подобные представления о поле укладывались в рамки картины дискретных тел как участников игры на пространственно-временной сцене. Поля располагались в весомых телах и указывали на состояния частиц, из которых сложены эти тела. "На ранней стадии развития понятия поля, - пишет Эйнштейн, - считалось, что там,

481

где нет вещества, не может существовать и поля. Однако в первой четверти девятнадцатого столетия было показано, что явления интерференции и распространения света могут быть объяснены с изумительной ясностью, если свет рассматривать как волновое поле, совершенно аналогичное полю механических колебаний в некотором упругом твердом теле. Таким образом, возникла необходимость ввести поле, которое могло бы существовать в пустом пространстве, в отсутствие весомой материи" [3].

Тем самым было предрешено освобождение концепции поля от прямой связи с механическими моделями. Такая прямая связь состояла в кинетических моделях движений некоторых тел, причем непрерывно распределенные в пространстве физические величины обозначают состояние этих тел, их поведение в пространстве и во времени Но существовала другая связь континуального поля с механикой - с континуальными механическими представлениями, с гипотезой некоторого заполняющего все пространство тела, т.е. с эфиром. Механика эфира могла заключаться либо в смещениях одних частей эфира относительно других частей (концепция увлечения эфира движущимися телами), либо в смещениях тел относительно неподвижного эфира; в этом случае эфир рассматривается как привилегированное тело отсчета, к которому отнесено движение тела (концепция Лоренца).

Концепция эфира сохранялась в течение второй половины XIX в., несмотря на то, что электродинамика Максвелла уже содержала в зародыше новую концепцию поля. Создание электромагнитной теории света в сущности уже продемонстрировало возможность объяснить явления без механических моделей. "Один психологический эффект этого огромного успеха состоял в том, что концепция поля в противоположность механической картине классической физики постепенно приобретала все большую самостоятельность" [4].