Философская интерпретация Общей теории относительности - 3
Философская интерпретация Общей теории относительности: ( 1), ( 2),
Да, так вот! Таким образом, главное отличие физического пространства от геометрического пространства состоит даже не в том, что в физическом пространстве физически, объективно, присутствует материя, а в геометрическом пространстве присутствие материи и вещества мы только мыслим, мысленно выделяя и отличая точки, линии, плоскости и фигуры от окружающих их точек пространства и отвлекаясь от каких-либо определенных свойств материи, которая могла бы находиться в этом пространстве (ведь и в физическом пространстве - пусть не до конца и не полностью - мы можем «удалить» всю материю).
Главное отличие физического четырехмерного пространства-времени от любого геометрического четырехмерного пространства состоит в том, что это четвертое измерение физического пространства - время - является очень особенным. И хотя формально, в наших физико-математических моделях, - с чисто математической и геометрической точки зрения, - это четвертое измерение времени ничем принципиально не отличается от трех пространственных измерений, в объективном физическом мире это четвертое измерение времени присутствует совсем иначе, чем три пространственных измерения, и оно в физическом четырехмерном пространстве-времени принципиально отлично от трех других, пространственных, измерений.
Связано это, конечно, с необратимостью «хода времени» и с тем, что ход этого времени невозможно остановить - что, с математической точки зрения, означает, что любая точка физического трехмерного пространства должна постоянно менять свое значение во времени в сторону возрастания этой величины. И поэтому время - как четвертое измерение четырехмерного физического пространства-времени - уже присутствует во всех точках трехмерного «пустого пространства» не только как некая математическая величина, но и физически. И именно это обстоятельство даже пустому физическому пространству (без материи в нем) придает уже свойства не только геометрические, которые мы можем только мыслить, но и свойства физические.
Если бы четвертое измерение трехмерного физического пространства также было бы пространственным (но каким-нибудь «свернутым» и поэтому невидимым для нас) - то такое четырехмерное пустое физическое пространство по-прежнему оставалось бы пустотой, так что даже представление о каком-либо его «искривлении» в этом четвертом измерении не имело бы никакого физического смысла. Однако поскольку таким четвертым измерением в физическом пространстве является время - принципиально отличное от трех пространственных измерений - то «искривление» трехмерного пространства в этом четвертом измерении приобретает уже не только вполне ясный геометрический (то есть мыслимый) смысл, но и физический смысл.
В самом деле, ведь если каждая точка трехмерного физического пространства не только имеет некое скалярное значение в четвертом измерении - времени, но эти значения являются векторными и они постоянно меняются, то это означает, что каждая точка (или «точка с окрестностью») трехмерного физического пространства уже становится отличной от всех других «точек с окрестностью» окружающего ее пространства - отличной уже не только в чисто математическом смысле, но и в смысле физическом. Каждая такая точка уже становится физически различимой, и физически отличной от других точек этого пространства - даже если в этом трехмерном пространстве нет никакой материей и оно по-прежнему остается пустотой. И теперь, когда - благодаря времени - все точки этой пустоты трехмерного пространства уже становятся физически различимыми друг от друга - то это не только уже позволяет нам говорить об «искривлении» этой пустоты во времени в чисто геометрическом смысле, но и придает этому «искривлению» вполне определенный физический смысл, так как различие точек пространства во времени и разных ход времени в разных точках этого пространства уже прямым образом обуславливает то, как может и как будет двигаться материя (пробные тела) в различных точках этого пространства.
Иначе говоря, трехмерное физическое пространство - благодаря этому особому своему четвертому измерению - уже, даже оставаясь «пустотой» (то есть даже без всякой материи в нем), приобретает свойства физической среды. А физическая среда - это уже не есть просто геометрическое пространство или просто «пустое пространство», так как в физической среде уже существуют какие-то правила и ограничения по движению в такой среде тел (или других форм материи), которые уже не сводятся к чисто математическим и геометрическим правилам и ограничениям.
В обычной - «вещественной» - физической среде такие правила и ограничения задаются присутствием в ней какого-либо вещества или материи - как, например, вещество воздуха или воды, со всеми их физическими свойствами, накладывают определенные ограничения и задают определенные правила при движении каких-либо материальных тел в этой физической среде. Однако, как мы теперь понимаем, пустое пространство - благодаря времени - даже и без всякой материи в нем и оставаясь пустотой, приобретает свойства физической среды, которые накладывают определенные ограничения и задают определенные правила для любого движения в этом пространстве. И поэтому эта пустота пространства - благодаря времени - обретает уже не только геометрической свойства, но и свойства физические, которые влияют на движение любых форм материи в этом пространстве. То есть становится подобной обычной «вещественной среде» - даже при отсутствии в ней какого-либо вещества и материи.
Вся Вселенная - начиная, как минимум, с момента Большого Взрыва - движется во времени. И это движение уже не остановить. И вместе со Вселенной все в ней - материя, во всех ее формах, физический вакуум, и даже сама пустота пространства нашей Вселенной - все движется во времени. Время «течет» не только в материи и при движении материи - время «течет» даже в пустоте пространства нашей Вселенной. И именно это и только это и придает пространству - даже пустому, в котором нет никакой материи - свойства не только геометрические, но и свойства физические, превращая пространство в некое подобие физической среды, которая уже обладает и своими физическими свойствами.
Однако что означает это различие времени в точках искривленного пространства вблизи гравитационного тела? Что это означает с математической или геометрической точки зрения - это понятно. Но ведь время - это особое измерение, и различие во времени или разный ход времени в различных точках искривленного пространства уже имеет и вполне определенный физический смысл. И если мы говорим, что точки такого искривленного пространства, которые находятся ближе к центру гравитации, «отстают» во времени от точек, более удаленных от центра гравитации, то, в физическом смысле, это означает, что эти точки как бы уже существуют не в одно и то же время, а в разное время. Иначе говоря, в физическом смысле это подразумевает, что они существуют не одновременно. И, таким образом, проблема искривленного пространства вблизи гравитационного тела превращается в чисто физическую проблему - проблему одновременности (или не одновременности) различных событий.
Проблема, надо заметить, для физики далеко не новая. И тот же Эйнштейн, с группой других физиков и математиков, столкнулись с этой проблемой еще при изучении поведения систем отсчета в «плоском» (неискривленном) пространстве. И для решения этих проблем они создали Специальную теорию относительности (СТО). Однако проблема «одновременности» событий в искривленном пространстве-времени - то есть при гравитации - очевидно, отличается от того, как эта проблема присутствует в СТО. В СТО эти проблемы «одновременности», главным образом, связаны с тем, что никакое взаимодействие в «плоском» пространстве-времени не может происходить быстрее скорости света. Но в искривленном пространстве-времени, как мы понимаем, эта проблема уже имеет другие причины, и нам нужно попытаться понять, каковы эти причины, и что это означает, когда все точки в искривленном пространстве вблизи гравитационного тела существуют в разном времени.