|
Содержание
Предисловие
Излагаемый в данных книгах материал нацелен на возрождение полузабытых идей реляционного подхода и предназначен с учетом достижений XX века продолжить процесс, начатый созданием специальной теории относительности по формированию новой, реляционной картины мира. В этой книге на базе реляционных идей предложен вывод классических пространственно-временных представлений и дано обоснование важных закономерностей, вскрытых специальной теорией относительности и последующими революциями в физике. Это сделано на основе самостоятельной системы понятий и закономерностей, присущих физике микромира. При этом самым существенным образом использовались идеи о природе пространства и времени, высказанные мыслителями от античности до наших дней. Некоторыми из них уже высказывалась мысль о необходимости решения данной проблемы, однако для этого не хватало подходящего математического аппарата (теории бинарных систем комплексных отношений), развитого лишь в конце XX века. Идеи реляционного подхода весьма непривычны для большинства, поэтому следует напомнить, что этот подход опирается на три неразрывно связанные друг с другом составляющие (принципы или концепции). Первой составляющей является отказ от представлений об априорно заданном классическом пространстве-времени. Его следует понимать как абстракцию от совокупности отношений (расстояний и интервалов) между материальными объектами. Это соответствует взглядам Маха, о которых А. Эйнштейн писал:12 Предисловие «Мах в девятнадцатом столетии был единственным, кто серьезно думал об исключении понятия пространства, которое он пытался заменить представлениями о всей сумме расстояний между всеми материальными точками» [151, с. 749]. Второй, также непривычной для большинства современников составляющей, является использование концепции дальнодействия, альтернативной ныне общепринятой концепции близкодействия. При реляционном подходе к природе пространства-времени теряет силу понятие поля, поскольку его невозможно определить в точках пустого пространствавремени, которого в этом подходе нет. Полям не по чему распространяться. Общепринятые представления о распространении, например, электромагнитного излучения теряют силу. Об этой составляющей реляционного подхода выразительно писал Р. Фейнман. Именно концепция дальнодействия послужила основой для построения его специфической формулировки квантовой механики. Третьей составляющей является использование принципа Маха. В современной физике, преподаваемой в школе и в университетах, принцип Маха, как правило, даже не упоминается. Общепринято описывать свойства физических объектов, таких как, например, массы элементарных частиц, локальными обстоятельствами: бозонами Хиггса, флуктуациями вакуума и т. д. В реляционном подходе используется принципиально иной способ, — предлагается это делать посредством учета глобальных свойств окружающего мира. Об этом писали Г. Вейль, А. Эддингтон, Г. В. Рязанов и другие физики. Анализ показал, что все эти три составляющие реляционного подхода неразрывно связаны друг с другом. Труды ряда авторов, развивавших отдельно принципы концепции дальнодействия, например, Я. И. Френкеля и Р. Фейнмана, оказались недостаточно обоснованными из-за игнорирования первой составляющей — реляционного понимания природы пространства-времени. А если ее учесть, то концепция дальнодействия оказывается неизбежной. Принятие концепции дальнодействия в последовательном реляционном подходе порождает необходимость учета принципа Маха, а он, в свою очередь, оказывается ответственным не только за массы или инерцию, как это полагали А. Эйнштейн, Г. Вейль или А. Эддингтон, но и за происхождение понятий классического пространства-времени. Таким образом круг из трех составляющих реляционного подхода замыкается. Ни одна из этих трех составляющих не жизнеспособна без двух остальных. Идеи этого направления исследований многократно обсуждались на семинарах «Геометрия и физика» и «Метафизика», работающих более 40 лет на физическом факультете МГУ. Эти семинары фактически продолжили традиции обсуждения оснований физики, заложенные семинарамиПредисловие 13 Я. И. Френкеля и Д. Д. Иваненко. А истоком этих семинаров послужили семинары, основанные еще в дореволюционной России П. Эренфестом. Отличие реляционных идей от ныне общепринятых заставило произвести подробный анализ соображений великих мыслителей о природе пространства и времени, высказанных более чем за два тысячелетия, что было сделано в обширном сборнике «Природа пространства-времени. Антология идей» [30]. Методологическое осмысление существующих в настоящее время представлений об основаниях фундаментальной физики было изложено в монографии «Метафизика» [23], выдержавшей два издания в 2002 и 2009 годах. Необходимость написания этой книги была обусловлена тем, что исследования оснований фундаментальной физики тесно смыкаются с метафизикой в ее традиционном понимании. Анализ оснований физики показал, что классическая физика начала XX века опиралась на три ключевые категории: 1) пространства-времени, 2) тел (частиц), помещенных в пространство-время и 3) полей переносчиков взаимодействий. Эта тройственность соответствует принципу тринитарности, содержащемуся практически во всех философско-религиозных учениях мира. В XX веке осознанно (или не очень) физики стремились опереться не на три, а на меньшее число ключевых категорий (желательно на нечто единое). Удалось перейти от трех категорий к двум, причем это оказалось осуществимым путем объединения пар названных категорий в одну обобщенную при сохранении независимой третьей. Очевидно, что имеются три такие возможности. 1) Объединение категорий частиц и полей переносчиков взаимодействий в единую категорию поля амплитуды вероятности привело к открытию теоретико-полевой парадигмы 1) (к квантовой теории поля). 2) Объединение категорий пространства-времени и полей переносчиков взаимодействий породило геометрическую парадигму, в основе которой была общая теория относительности. 3) Третья — реляционная парадигма — соответствует третьему варианту. Она основана на своеобразном совмещении категорий пространства-времени и тел (материальных объектов) в категорию отношений 2) . 1) Согласно определению в «Энциклопедическом словаре» 1955 года: «ПАРАДИГМА (гр. paradeigma — пример, образец) (филос., социол.) 1) Строго научная теория, воплощенная в системе понятий, выражающих существенные черты действительности. 2) Исходная концептуальная схема, модель постановки проблемы и их решения, методов исследования, господствующих в течение определенного исторического периода в научном сообществе». 2) В ряде наших книг наличие трех категорий иллюстрируется с помощью куба физической реальности, построенного на трех осях, олицетворяющих три исходные категории:14 Предисловие Именно этот вариант дуалистического описания мира соответствует реляционной парадигме, изложению которой посвящена данная серия книг под общим названием «Реляционная картина мира». История развития идей трех парадигм в фундаментальной теоретической физике в XX и начале XXI века была изложена в серии из шести книг «Между физикой и метафизикой» [28, 29]. (Последняя из этих книг [37] вышла под иным названием «От геометрофизики к метафизике».) Результаты проведенных в нашей группе исследований по данной тематике были изложены в ряде предыдущих книг: «Реляционная теория пространства-времени и взаимодействий» (серия из двух книг [19, 20]), «Физика дальнодействия» [27], «Реляционная концепция Лейбница— Маха» [35], «Метафизика и фундаментальная физика» (серия из трех книг [36]). Однако эти книги писались по мере получения соответствующих результатов, причем, как правило, в виде сопоставления с идеями двух других подходов к основаниям физического мироздания: теоретико-полевого (ныне доминирующего) и геометрического. В данной серии из трех книг предлагается систематическое изложение уже сложившихся представлений о реляционной картине мира. Исходя из проведенного анализа можно сделать два основных вывода, во-первых, это вывод о настоятельной необходимости исследования возможностей третьей, реляционной парадигмы, долгое время остававшейся вне должного внимания. Во-вторых, следует иметь в виду, что процесс (стремление) перейти от опоры на три ключевые категории (от триалистической классической парадигмы) к мировому единству не может считаться завершенным созданием трех дуалистических парадигм. Физика вплотную приблизилась к следующему этапу — к поиску возможностей создания монистической парадигмы, объединяющей в себе принципы и возможности всех трех дуалистических парадигм. Остро встал вопрос: от какой из трех названных парадигм удастся осуществить этот переход? Проведенный анализ и уже полученные результаты дают достаточно оснований полагать, что этот переход возможен на основе идей именно реляционной парадигмы, а решение поставленной задачи вывода классических пространственно-временных представлений из самостоятельной системы понятий и представлений, присущих физике микромира, означает решительный шаг в этом направлении. пространство-время, тела и поля переносчиков взаимодействий. Взгляды на этот куб с трех ортогональных сторон (граней куба) соответствуют трем названным дуалистическим парадигмам. Отметим, что аналогичные рисунки с кубом, олицетворяющим метафизический принцип тринитарности, используется и в данной книге.Введение Данная, вторая книга из серии «Реляционная картина мира» может читаться в значительной степени независимо от первой [38]. В ней попрежнему во главу угла ставятся названные три составляющие реляционного подхода, однако теория строится на базе более совершенного математического аппарата бинарных систем комплексных отношений, который позволяет вскрыть более глубокие истоки наших представлений о понятиях, свойствах классического пространства-времени и о сути физических взаимодействий (электромагнитного и гравитационного). Эта книга состоит из восемнадцати глав, разделенных на пять частей. Первая часть имеет вводный характер. В первой главе этой части дается обоснование идеи вывода классических пространственно-временных представлений из некой самостоятельной системы понятий и закономерностей, присущих физике микромира. Здесь, во-первых, напоминаются мысли ряда известных авторов: Л. Де Бройля, Е. Циммермана, Д. И. Блохинцева и других о том, что классические пространственно-временные представления теряют силу в физике микромира. Во-вторых, в этой главе приводятся соображения ряда авторов: П. К. Рашевского, Д. ван Данцига, Р. Пенроуза и других — о необходимости вывода пространства-времени из некой системы более первичных понятий и закономерностей физики микромира. Отмечается, что названные авторы, призывая к построению реляционно-статистической теории классических пространственно-временных представлений, как правило, не указывали физическую природу первичных факторов, подлежащих суммированию. Помогают их вскрыть соображения, высказанные во время диспутов под руководством академика А. И. Иоффе по проблеме выбора одной из двух альтернативных концепций: близкодействия или дальнодействия. Эти диспуты состоялись в 1929–1931 годах в Ленинградском политехническом институте [109]. Во второй главе этой части показаны истоки математического аппарата, необходимого для реализации идеи о вторичном характере классических пространственно-временных представлений. Исходные понятия этого аппарата были сформулированы в последней трети XX века в работах Ю. И. Кулакова и Г. Г. Михайличенко [67, 68, 87] и поддержаны академиком И. Е. Таммом (см. в [69]). В этих работах фактически был открыт новый вид геометрий из отношений между элементами двух множеств. Было16 Введение показано, что обычная (унарная) геометрия, строящаяся на одном множестве элементов (точек), может быть получена путем своеобразных сшивок пар элементов из двух множеств бинарной геометрии в элементы одного множества унарной геометрии. Из этого открытия естественно сделать чрезвычайно важный вывод о вторичности используемой в физике геометрии классического пространства-времени. В третьей главе этой части предложено использовать теорию бинарных систем отношений в качестве искомой замены классического пространства-времени в физике микромира. Показано, что для этого необходимо, во-первых, обобщить результаты группы Кулакова на случай комплексных отношений и, во-вторых, дать необходимую физическую интерпретацию понятиям этой теории: элементам двух множеств и парным отношениям между ними. Это сделано в согласии с представлениями квантовой теории. Отметим, что идея о необходимости использования для описания физики микромира именно комплексных чисел горячо отстаивалась Р
Об авторе
 Владимиров Юрий Сергеевич Физик-теоретик, доктор физико-математических наук (1976), профессор кафедры теоретической физики физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, профессор Института гравитации и космологии Российского университета дружбы народов, вице-президент Российского гравитационного общества, главный редактор журнала «Метафизика». Окончил физический факультет МГУ в 1961 г. Область научных интересов: классическая и квантовая теория гравитации, проблема объединения физических взаимодействий, многомерные модели физических взаимодействий, теория прямого межчастичного взаимодействия, теория систем отношений, метафизические и философские проблемы теоретической физики. Ю. С. Владимиров — автор ряда монографий, среди которых: «Системы отсчета в теории гравитации» (М.: URSS), «Пространство-время: явные и скрытые размерности» (М.: URSS), «Метафизика» (М.: URSS), «Геометрофизика», «Основания физики», «Классическая теория гравитации» (М.: URSS) и др.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||