По следам бесконечности

— Своеобразный принцип относительности? А как вообще будет обстоять дело с относительностью?

— Кстати… Не помню, говорил ли я вам о том, — поинтересовался Зельманов, — что относительность конечности и бесконечности пространства имеет особый смысл?

Я отрицательно покачал головой.

— Так вот, дело в том, что если в некоторой системе отсчета объем пространства конечен, то это относится только к данному моменту времени. В действительности же он стремится к бесконечности. Между прочим, это обстоятельство показывает неправомерность или, точнее, относительность противопоставления актуальной и потенциальной бесконечности в их применении к материальному миру. Что же касается будущей теории… Действительно, на уровне общей теории относительности пространственная и временная конечность и бесконечность относительны. Но конечность или бесконечность пространства-времени абсолютна — именно потому, что есть единственные эталоны длины и длительности. Но если равноправных метрик много, то возникает и относительность пространственно-временных характеристик мира.

— А вот что интересно. Как вы думаете, есть ли что-либо общее в том переходе, который произошел от классической физики к общей теории относительности, и в предстоящем переходе от общей теории относительности к общей физической теории?

— То был переход от физики, в которой принцип относительности играл подчиненную роль или не играл вовсе никакой роли, к физике, для которой принцип относительности явился основным. А теперь, возможно, произойдет переход к физике, для которой существует соотносительность физики и геометрии.

— Что это значит — соотносительность физики и геометрии?

— Соотносительность в том смысле, что только совокупность того и другого может описать закономерности материального мира.

— Ну, а если попытаться заглянуть в еще более отдаленное будущее физической теории? От чего еще придется отказываться?

— По всей вероятности, от фиксированного числа измерений пространства-времени. Как вы знаете, классическая физика оперировала с трехмерным пространством. В общей теории относительности рассматривается пространство уже четырех измерений — пространство-время, в котором три координаты — обычные пространственные координаты, четвертая — время. Не исключена возможность, что в будущей физической теории появятся пространства и с большим числом измерений, а статут координат дополнительных измерений получат какие-то другие физические величины. Очень может быть, что ими могут стать такие характеристики, как масса и энергия, импульс, а может быть, электрический заряд, барионное число и так далее.

На улице снова забарабанил дождь, Зельманов встал и, подойдя к окну, надолго задержался возле него, всматриваясь в размытое водяными струйками мерцание вечерних огней. Возможно, эта несколько призрачная картина порождала в его сознании какие-то новые ассоциации, возбуждала полет воображения.

Полет воображения!.. Об его огромной роли в разработке оригинальных научных теорий высказывались многие крупнейшие ученые, создатели новых теорий и представлений.

— В основе всех истинных достижений науки лежит творческое воображение, — говорил французский физик Луи де Бройль, один из создателей квантовой механики. — И именно поэтому человеческий ум способен в конечном итоге взять верх над всеми машинами, которые вычисляют лучше, чем он, но не могут ни воображать, ни предчувствовать.

И те выводы, к которым пришел Зельманов, тоже результат полета воображения ученого, оттолкнувшегося от современного состояния науки и поднявшегося на такую высоту, с которой можно заглянуть в ее завтрашний день.

А пока Зельманов стоял у окна, я вспоминал недавний разговор примерно на ту же тему с академиком Нааном. О наиболее перспективных с его точки зрения идеях в современной физике и астрофизике.

— О перспективности тех или иных идей можно судить лишь с крайней осторожностью, — заметил тогда Густав Иоганнович— В сущности, можно говорить только о том, какие идеи импонируют. А здесь все зависит от интуиции. Лично мне больше всего импонируют идеи, связанные с предположениями о наличии в геометрических свойствах Вселенной различных «патологических» особенностей. До тех пор пока мы не решимся отказаться от попыток подгонять свойства Вселенной под простейшие идеи, нового большого прогресса в философском понимании пространства, вероятно, не будет. Сюда, в частности, относится вопрос о прерывности и непрерывности пространства как в малом, так и в большом.

— Насколько я понял, речь идет о возможности существования областей пространства или целых миров, существенно отличающихся друг от друга по своим геометрическим свойствам? — спросил я своего собеседника.

— Да. Тут могут быть самые удивительные неожиданности. В свое время я, например, высказал идею так называемой симметричной Вселенной. В такой Вселенной наряду с нашим «миром» — Метагалактикой — существует «антимир». Но не просто антимир из антивещества.

В этом антимире имеет место обращение пространства-времени: «правое» поменялось местами с «левым», другими словами — все положительные координаты стали отрицательными, а время течет вспять в сравнении с нашим временем. Теоретически возможна и еще более сложная картина совокупности различных «сопряженных миров».

Разумеется, над изучением геометрических свойств Вселенной трудятся не только Зельманов, не только Наап, но и многие другие современные исследователи — и советские, и зарубежные. И физики, и астрономы, и философы. Но именно А. Л. Зельманову удалось получить в последнее время наиболее впечатляющие новые результаты, а Г. И. Наан не может не привлекать внимания неизменной оригинальностью своих суждений, свежестью и остротой мысли.

— Пожалуй, самое интересное то, — снова заговорил Зельманов, — что нам никогда не удастся построить полную и завершенную теоретическую модель Вселенной, описывающую все детали происходящих в ней процессов.

— А, собственно говоря, почему? — возразил я. — Ведь если допустить, что Вселенная конечна в пространстве и в ней содержится конечное число частиц, почему в этом случае нельзя построить исчерпывающую модель?

— Прежде всего это абсолютно невыполнимо практически. Приведу один пример, который мне кажется знаменательным. Как вы знаете, химические свойства различных веществ мы выясняем в эксперименте. Но эти свойства зависят не только от молекул, но и от деталей их структуры, которые определяются законами квантовой механики. Так что в принципе есть возможность вычислить все химические свойства различных веществ, не прибегая к экспериментам, чисто теоретическим путем, исходя из квантовомеханических принципов.

— Почему же так и не поступают? С помощью электронно-вычислительных машин?

— Не так давно один зарубежный ученый решил испробовать эту возможность. Он выбрал очень простую молекулу и провел для нее соответствующие расчеты. Разумеется, они потребовали применения электронно-вычислительных машин. И, действительно, совпадение вычисленных химических свойств избранного вещества с его свойствами, известными из эксперимента, получилось поразительное. Тогда ученый взял другое вещество с несколько более сложной молекулой и попробовал проделать то же самое. Но тут обнаружилась совершенно потрясающая вещь. Оказалось, что из-за очень небольшого усложнения структуры молекулы объем необходимых вычислений вырос в невероятной степени, и работа оказалась практически совершенно невыполнимой. Даже с помощью всех существующих в мире электронно-вычислительных машин. А ведь речь шла о химических свойствах всего лишь одного довольно простого вещества.

— Значит, если даже будут открыты все основные физические принципы, вывести чисто теоретически все многообразие мира практически невозможно?

— Да, так обстоит дело. Кстати сказать, именно по этой причине наука никогда не откажется от эксперимента, эксперимент никогда не может быть полностью заменен никакой теорией. Уже хотя бы потому, что это невыполнимо практически. И еще: химия в принципе может быть выведена из физики, а биология — из химии и так далее… Но так как это невыполнимо, то каждая из перечисленных наук имеет право на самостоятельное существование.

В дверь стучат, и в номере появляются соседи по гостинице, тоже участники симпозиума — два молодых ленинградских философа Бранский и Кармин.

Разговор становится общим. Обсуждается все та же тема — будущая теория Вселенной. Но теперь наша беседа приобретает явно философский оттенок. Речь, в частности, заходит об эвристической роли философии.

— Эвристическая роль философии, — увлеченно говорит Кармин, — состоит не в формировании тех или иных физических принципов и решении конкретных физических задач, а в формировании фундаментальных исходных понятий новых фундаментальных теорий. Именно этим диалектический материализм отличается от натурфилософии.