У 1997 г.

ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ, ПРЕДСКАЗАННЫЕ И ОБНАРУЖЕННЫЕ Н.А.КОЗЫРЕВЫМ, В СВЕТЕ АДЕКВАТНОСТИ ПРОСТРАНСТВА–ВРЕМЕНИ ФИЗИЧЕСКОЙ РЕАЛЬНОСТИ

В настоящее время весьма актуальны некоторые вопросы теоретической физики, имеющие прямое отношение к развитию научной картины мира, так как без адекватного представления об окружающем мире невозможно создание основ устойчивого развития общества, что, несомненно, является глобальной насущной задачей современной науки в целом. В этом свете 14 – 16 августа 1996 г. в Институте математики им. С.Л.Соболева СО РАН была проведена региональная конференция “Математические проблемы физики пространства–времени сложных организованных систем” с целью обсуждения и систематизации результатов работ, развивающих физические представления о пространстве–времени в исследованиях сложных организованных систем в физике, астрономии, геологии, биологии и медицине.

В связи с негативным отношением в некоторых научных кругах к работам Н.А.Козырева, о которых пойдет речь в данной статье, когда имеет место лишь голое, бездоказательное отрицание результатов исследований самого Козырева и его последователей, полезно вспомнить, что и на его сообщение о наблюдении вулканической деятельности на Луне первая реакция авторитетных специалистов была резко негативной, в стиле высказываний персонажа одного из известных рассказов А.П.Чехова: “Этого не может быть потому, что не может быть никогда”. Однако в дальнейшем главный зарубежный критик наблюдений Н.А.Козырева принес ему свои извинения, а Международная академия астронавтики наградила его именной золотой медалью с вкрапленными алмазами (заметим, что такая медаль была присуждена тогда только двум советским гражданам – первому космонавту Ю.А.Гагарину и Н.А.Козыреву).

Астрономические наблюдения Н.А.Козырева, обнаружившие вулканическую деятельность на Луне, были связаны с его теоретическими и экспериментальными исследованиями физических свойств времени. Необходимо сразу пояснить, что речь идет о времени не в том его узком понимании, которое в настоящее время господствует в физике, когда время и в классических, и в квантовых теориях отождествляется с одним из его свойств – длительностью. Видимо, такое отношение ко времени в механике, а тем самым и в физике связано с догматизированием известного определения И.Ньютона: “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” [2, 30].

Представление о четырехмерности физической реальности, весьма категорично сформулированное в докладе Г.Минковского, заставило многих авторитетных ученых на протяжении всего нашего столетия неоднократно обращаться к осмыслению как этой четырехмерности, так и физической природы времени, поскольку четырехмерная математическая модель физической реальности определенным образом решала древнюю философскую проблему дефиниции понятия “время”, которая всегда содержала в себе проблему реальности времени: существует или не существует в объективном мире его референт [5, 7].

Исторический материал, представленный в капитальном труде известного астрофизика Дж.Уитроу “Естественная философия времени” [6], в монографии Р.Я.Штейнмана “Пространство и время” [7], в “Очерках по истории специальной теории относительности” У.И.Франкфурта [8], в работе Ю.Б.Молчанова “Четыре концепции времени в философии и физике” [9], в обзоре В.П.Казарян “Понятие времени в структуре научного знания” [5], свидетельствует о том, что развитие научных определений понятия времени происходило в соответствии с развитием общих представлений о Вселенной, материи, взаимодействии, причинности. Четырехмерность обсуждаемой математической модели физической реальности отражает известное представление о том, что пространство и время являются формами существования материального мира, дополняющими друг друга противоположностями.

Если в физической теории пространство и время объединены в единый физический Мир, то следует ли отсюда вывод, что “время ничем не отличается от других координат?” – ставит вопрос А.А.Фридман в своей книге “Мир как пространство и время” [10]. Обычно, обсуждая этот вопрос, только отмечают, как, например, Д.Бом в “Специальной теории относительности” [11] или В.А.Угаров в своей книге [12] с таким же названием, что между пространством и временем сохраняется “довольно важное и специфическое различие” [11, 182], имея в виду неевклидовость пространства–времени, мнимость временной координаты в евклидовом описании пространства–времени. А.А.Фридман, предварительно рассмотрев ряд принципиальных моментов, связанных с определением и измерением времени, с арифметизацией временной координаты, четко заявляет о необходимости вернуть времени его “исключительное положение” [10, 67].

Почему А.А.Фридман говорит именно о возвращении? Здесь необходимо дать краткую историческую справку о двух линиях в развитии физических представлений научной картины мира – о линии Аристотеля и линии Архимеда, которые достаточно подробно ретроспективно проанализированы в “Естественной философии времени” Дж.Уитроу. В европейской научной картине мира, отраженной в физических трудах Аристотеля, господствовало представление о том, что мир имеет в своей основе временную структуру, что временной поток является особенностью первоосновы вещей, что мир – совокупность событий, а не вещей, что время – фундаментальное понятие, поскольку имеется “становление”(coming–into–being). Во времена Архимеда возникла активная тенденция исключить, элиминировать время из фундаментальных физических представлений с одновременным отрицанием существования временной структуры мира. Началась элиминация времени, осуществлявшаяся под идейным влиянием геометрии. “Геометризация физики”, по идее, началась задолго до А.Эйнштейна – в теории статических явлений Архимеда и динамике Галилея. По выражению Дж.Уитроу, “время полностью растворяется в геометрии многомерного пространства”. Дж.Уитроу обстоятельно показывает, что европейская наука развивалась так, что вместо поисков способов изучения временного аспекта материального мира изобретательность физиков была направлена на создание такой ситуации в теории, при которой специфические характеристики времени либо игнорируются, либо искажаются. Эта в принципе парадоксальная политика привела к трудностям как внутри самой физики, так и в ее взаимоотношениях с другими естественными науками.

3) “на выбор той из координат физического мира, которой будет приписана (связанная с принципом причинности) роль времени” [10, 68].

К сожалению, А.А.Фридман вскоре ушел из жизни, не реализовав сформулированного плана. Однако, ретроспективно оценивая ситуацию, следует констатировать, что для осуществления его планов необходимо было сделать еще один решительный, принципиальный шаг в развитии физических идей: надо было увидеть изначальную схематичность, ограниченность физических теорий, классических и квантовых, отождествляющих время с длительностью. Этот шаг был сделан Н.А.Козыревым. В одной из своих статей он подчеркивал, что основные законы физики бесспорны, мы не можем подвергать их сомнению, но следует иметь в виду, что научный метод познания мира в принципе с самого начала схематичен, поэтому могут существовать явления, находящиеся вне принятой схемы [1, 333].

К своему выводу о том, что недостаток схемы теоретической механики и физики кроется в чрезвычайно упрощенном представлении о времени, Н.А.Козырев пришел, исследуя фундаментальную проблему астрофизики – проблему природы источников звездной энергии [1, 71 – 154, 191 – 204]. Опираясь, как и А.А.Фридман, на неразрывную связь таких основополагающих понятий, как “время” и “причинность”, он создает основы нового направления механики, названного им причинной, или несимметричной, механикой [1, 232 – 312].

Понимание актуальности причинной, или несимметричной, механики требует знания сущности глобальных проблем естествознания (астрономических, биологических, геологических), признания того факта, что за свое теоретическое (математическое) совершенство физика дорого заплатила: по выражению Д.Бома, теория оказалась лишь “предписывающей”, а не “причинной” [11]. “... Разница между причиной и следствием в действительности не играет роли”, – подводит итог П.Девис в своей книге “Пространство и время в современной картине Вселенной” [13].

В аксиомах причинной механики в механику в явной форме вводится определенное представление о принципе причинности, определяются такие физические свойства времени, как направленность или темп хода времени. При этом время фактически рассматривается как одномерный континуум сущностей, именуемых мгновениями, или моментами, имеющими нулевую длительность¹ и находящимися в определенных отношениях между собой² и трехмерным пространством.

Отметим, что основная константа причинной механики (ход времени – “скорость превращения причины в следствие”), численно равная ac, где c – скорость света в вакууме, а a – постоянная тонкой структуры, является отношением пространственного и временного масштабов квантовой механики³, фигурирует в соотношениях, определяющих физические условия выделения энергии в звездах [1, 71 – 154], и входит в один из четырех постулатов, на которых основывается геометрическая модель электрона, предложенная Т.М.Эль–Шербини [14].

Развитие теоретических представлений, связанных с реализацией причинно–следственных связей, сразу же привело Н.А.Козырева к фундаментальному физическому результату, а именно: при определенном условии⁴ во вращающихся системах могут наблюдаться эффекты, зависящие от направления вращения и прямо пропорциональные линейной скорости. Это – эффекты облегчения (утяжеления) вращающихся вокруг вертикальной оси гироскопов и отклонения маятников, телом которых является гироскоп с горизонтальной осью вращения, от отвеса. Так как все лабораторные системы находятся на огромном природном гироскопе – Земле, указанные эффекты могут наблюдаться и не во вращающихся непосредственно телах. Кроме того, имеют место замеченный впервые Гуком в 1680 г. эффект отклонения падающих тел к югу и известная асимметрия формы планет.

На сегодняшний день результаты последовавших исследований, касающиеся как наблюдения эффекта, так и его отсутствия, складываются в единую картину только на основе математической модели причинной механики, предложенной Н.А.Козыревым. В работе японских физиков теоретические представления причинной механики получили не только свое численное подтверждение на современном высоком техническом уровне физического эксперимента, – обнаружилась интересная связь между двумя, казалось бы, не связанными эффектами: эффектом, обусловленным собственным вращением гироскопа, и эффектом, обусловленным вращением Земли. Это открывает возможность экспериментального исследования некоторых глубоких физических представлений, поэтому сотрудниками Института математики им. С.Л.Соболева СО РАН совместно с сотрудниками Института теоретической и прикладной механики и Института физики полупроводников СО РАН были проведены предварительные поисковые исследования. Полученные в них результаты были представлены на конференции “Математические проблемы физики пространства–времени сложных организованных систем” в отдельном сообщении⁵.

Второй фундаментальный физический результат Н.А.Козырева также относится к объекту исследования, который в последние годы становится популярным благодаря известным трудам нобелевского лауреата И.Пригожина начиная с его монографии “От существующего к возникающему: время и сложность в физических науках” [16]. Речь идет о необратимых процессах и их инициирующей роли в мироздании. С точки зрения автора причинной, или несимметричной, механики, причинно–следственные связи, стоящие за необратимыми процессами и имеющие временной характер, сами могут быть источником воздействия. Здесь подразумевается возможность взаимодействия принципиально иной природы, чем обычные силовые воздействия, реализующегося не через пространство посредством “квантов”, а, образно говоря, по “временному каналу” как дальнодействие. С точки зрения четырехмерной математической модели физической реальности, оперирующей со временем так же, как и с пространством, необратимые процессы выделяются как объекты исследования физических свойств времени, поскольку именно в необратимых процессах проявляется направленность времени.

Рассмотрев особенности физического строения компонентов двойных звезд на обширном наблюдательном материале, Н.А.Козырев показал [1, 165–178], что двойные звезды являются астрономическим примером возможности воздействия одной системы на другую не через силовые поля, реализующиеся в пространстве, а через имеющуюся связь во времени, через воздействие, которое, учитывая его наблюдающиеся свойства, а также следуя определению “Логического словаря–справочника” Н.И.Кондакова [17], имеет смысл называть информационным⁶.

Третий фундаментальный физический результат Н.А.Козырева состоит в установлении факта существования объективной связи между точками пространства–времени, обусловленной его метрикой.

Из четырехмерности физической реальности следует возможность существования связи между точками пространства–времени по “временному каналу”. Такие связи, реализующиеся через временную форму существования материального мира, в работах по теории относительности не рассматривались, “скорости” их реализации не интерпретировались. Н.А.Козырев рассмотрел возможность дальнодействия именно с точки зрения связи между точками пространства–времени по “временному каналу”. Речь идет о мгновенном действии одного объекта на другой при любом расстоянии между ними. Предполагается, что это действие осуществляется через интервал собственного времени, равный нулю. Другими словами, речь идет об объективной связи событий, разделенных нулевым интервалом собственного времени. Поэтому, если иметь в виду известное соотношение, связывающее интервал собственного времени и интервал времени в лабораторной системе наблюдателя, можно ожидать, что кроме мгновенной связи в буквальном смысле связь через один и тот же момент собственного времени может осуществляться движением по поверхности светового конуса в мире событий наблюдателя. Например, кроме дальнодействия от истинного положения светила теоретически возможны еще два воздействия на наземный датчик по “временному каналу”: от видимого положения светила (если рефракция отсутствует, иначе необходима соответствующая поправка, учитывающая, что рассматриваемое воздействие не испытывает рефракции) и от положения на небесной сфере, симметричного видимому положению относительно истинного. Именно эти три положения вызывали реакцию датчика при наблюдении многочисленных звезд разных спектральных классов, разной звездной величины, с разнообразными собственными движениями и параллаксами, различных звездных систем, а также при наблюдениях планет [18, 19]. Поэтому можно говорить об установлении факта объективной связи между точками пространства–времени, обусловленной его метрикой [20].

Отметим, что наблюдаемые свойства воздействия внешних необратимых процессов на состояние вещества материальных систем (в частности, звездных процессов на наземные датчики, о которых только что говорилось) свидетельствуют об отсутствии материального носителя, как это имеет место, например, в случае электромагнитного воздействия. Так, в астрономических наблюдениях⁶ отсутствует явление рефракции, что было убедительно доказано Н.А.Козыревым на примере наблюдения Проциона [1, 380].

Редкая возможность наблюдения информационного воздействия была связана с недавним уникальным явлением в Солнечной системе – достаточно точно ожидавшимся в июле 1994 г. столкновением с Юпитером имевшего более 20 отдельных фрагментов космического объекта, который принято называть кометой⁷ Шумейкер–Леви 9. Результаты, полученные в наших лабораторных наблюдениях, можно интерпретировать как регистрацию рассматривавшегося дальнодействия; в докладе “Реальность мира событий” они были представлены достаточно подробно.

Необходимо констатировать, что по понятным объективным и субъективным причинам в науке сложилась такая ситуация, когда высокие достижения теоретической мысли математической физики остаются достоянием узкого круга специалистов, а большинство ученых даже не представляют себе обусловленности своего научного мышления отдельными (отрывочными) тезисами классиков – творцов специальной теории относительности в виде давно застывших догм. Как отмечал в свое время А.Д.Александров [22], тот же мир Минковского не был воспринят физиками во всей его глубине. Поэтому, с одной стороны, научная мысль на высоком теоретическом уровне вышла за пределы пространственного аспекта существования мира. По словам выдающегося физика–теоретика нашего столетия Дж. Л. Синга, гипотеза о четырехмерности физической реальности является самой фундаментальной из всех высказывавшихся гипотез [23]. В начале 60–х годов нашего века возникло новое направление математической физики – хронометрия⁸, ставящая своей целью исследование именно временного аспекта природы, особенностей и свойств его временной структуры. Первым капитальным трудом в этой области является известная монография Дж.Л.Синга “Общая теория относительности” [25], которая принципиально отличается от всех научных трудов с аналогичным названием. В ней математически строго, но в физических деталях рассматриваются многие рутинные и оригинальные задачи физики и астрономии, даются соответствующие четырехмерные математические модели физических наблюдений. В настоящее время достаточно известна хронометрическая теория Сигала. История ее такова. Известный американский ученый в области математической физики И.Сигал в начале 60–х годов в своей монографии “Математические проблемы релятивистской физики” [26] обосновал необходимость создания физической теории на основе радикально новых представлений о пространстве и времени в сфере микроявлений, что, между прочим, давно высказывалось многими ведущими физиками, в том числе и Н.Бором. Подвергнув критическому анализу математические основания теории квантовых полей, И.Сигал наметил конструктивный подход к созданию математической модели физической реальности. На реализацию его подхода ушли десятилетия, однако последовавшее сравнение с экспериментальными данными представило новую теорию как возможную альтернативу квантовой хромодинамике с электрослабым взаимодействием [27].

В последние годы начаты совместные работы с Институтом солнечно–земной физики СО РАН на научной базе Горно–солнечной экспедиции благодаря творческому содействию заместителя директора этого института В.М.Григорьева и участию в наблюдениях сотрудников В.С.Маркина, Н.В.Клочека, Л.Э.Паломарчук и М.В.Никоновой.