Единая теория поля -5
Век девятнадцатый, железный,
Воистину жестокий век!
Тобою в мрак ночной, беззвездный
Беспечный брошен человек!
В ночь умозрительных понятий,
Матерьялистских малых дел,
Бессильных жалоб и проклятий
Бескровных душ и слабых тел!
С тобой пришли чуме на смену
Нейрастения, скука, сплин,
Век расшибанья лбов о стену
Экономических доктрин,
Честно говоря, «Единой Теорией Поля-4» должна была стать «Единая Теория Поля -6», (ЕТП-6), но перед тем как нажать кнопочку post, я решил провести проверку личного дела в википедии журналистки, написавшей пресловутую статью о Перельмане «Manifold destiny». Так получилось что я «Beautiful mind» не читал, фильм не смотрел, и мне никогда не приходило в голову что Нэш, получивший Нобелевку по теории игр и занимавшийся с Да Георгио эллиптическими и параболическими уравнениями, это тот самый математик, о котором я слышал краем уха, что его засадили во времена Маккартизма в психушку невесть за что. Представляете себе тот шок, который я испытал, когда эти люди совместились и выяснилось, что именно о нем написала та самая журналистка, которая прославилась своей статьей о Григории Перельмане. Которая вместе с Камероном, собравшемся снимать фильм о Перельмане, заставила меня написать целую опупею вместо короткой, ясной истории для специалистов о Единой Теории Поля. В частности о том почему ее нет и судя по всему еще долго не будет, хотя после работ Перельмана она просто рвется на страницы научных журналов.
Когда я пришел в себя, я понял, что все эти истории совпали не случайно и еще неизвестно как бы сложилась жизнь Перельмана, если бы он не уехал к маме в Питер. Поневоле «Миллион лет до конца света» Стругацких вспомнишь, что впрочем не исключает и более приземленные причины для попадания в американскую психушку. В любом случае теперь без истории Нэша моя история о ЕТП теряет слишком многое, и мне Нэш теперь важен не меньше Перельмана. Хотя Перельман это символ победы, а Нэш - поражения. Но поражение бывает более поучительным, чем победа.
С другой стороны победы как то приятнее вспоминать и в связи с вопросами своих читателей, а также как диспозицию для последующих постов на эту тему вернусь еще раз к общей картинке и научным победам 20-го века от Эйнштейна и Фридмана до Перельмана и … Перельмана, обрисованных самыми грубыми мазками:
Специальная теория относительности являлась логическим завершением развития науки в 19 веке. Теоретически она напрямую вытекала из уравнений Максвелла, но и без них она напрямую следовала из развития представлений о молекулярном строении вещества и электрическом токе как потоке электронов по проводнику как по трубе. Действительно уже из самого существования магнитного поля и закона Фарадея возникает необходимость пересмотреть кинематику - с какой это стати движущиеся частицы взаимодействуют иначе, чем покоящиеся? Этот факт уже напрямую противоречит принципам Галилея. Тем не менее не стоит недооценивать привязанность человеческого ума к плоскому Евклидовому пространству. И хотя Лобачевский преодолел эту психическую привязанность, но это достижение осталось уделом математиков, а физики не были готовы пересматривать геометрию окружающего мира, в котором они создают теории и ставят эксперименты. В частности Лоренц и Пуанкаре воспользовались тем, что расстояния измеряются линейкой, длина которой определяется кристаллической решеткой с протонами в узлах, то есть равновесием все тех же электромагнитных сил (это я их немножко забегаю вперед в развитии науки для ясности), и ввели истинную длину в некоем эфире, ассоциируемом с пустым пространством и временем, и измеряемую длину с помощью пресловутой линейки, которая двигаясь равномерно и прямолинейно, в полном соответствии с уравнениями Максвелла, меняла свою длину, как структура состоящая из заряженных частиц, и соответственно изменялись ее «показания» При этом у них получались формулы преобразования расстояний и временных промежутков в «абсолютной» системе координат, связанной «эфиром» как с некоей средой, заполняющей абсолютно пустое пространство-время, в расстояния и промежутки, измеряемые «физическими» линейками и часами, на показания которых влияло движение в соответствии с уравнениями Максвелла. При этом принцип относительности Галилея обеспечивался утверждением о принципиальной не обнаружимости «эфира» в эксперименте.
Роль Эйнштена состояла в том, что он воспользовался таким основополагающим инструментом научного метода как «бритва Вильяма из Оккама», известным в примитивном варианте как «Не умножай сущности без нужды», и заявил, что глупо вводить понятие «эфира» только для того, чтобы сразу же объявлять его принципиально ненаблюдаемым. Забавно, что в современной физике ненаблюдаемые сущности это просто основа основ и в стандартной теории и в квантовой хромодинамики, и плодятся они быстрее, чем публикации архивдоторга проходят через модерацию. После чего он получил в своей работе «К электродинамике движущихся тел" преобразования Лоренца и большинство выводов сложнейших рассуждений Пуанкаре с помощью школьной математики и простых как правда умозаключений на основе утверждения, что законы кинематики неизвестны и должны выводится из опыта, в качестве которого он предложил мысленный эксперимент с лучами света, скорость которых постулировалась одинаковой во всех инерциальных системах отсчета. Последний факт вытекал напрямую из уравнений Максвелла и был подтвержден экспериментами Майкельсона. В результате появились преобразование координат Лоренца как факт кинематики, а не динамики, как у самого Лоренца и Пуанкаре. Собственно именно в простоте получения ранее известных выводов и заключалась новизна этой работы. (Кстати именно в силу этого, если к этой работе Эйнштейна применять сегодняшние требования, то скорее всего она никогда не была бы опубликована.). Объективно она произвела революцию в умах, заставив своей простотой поверить в истинность выводов, у других ученых казавшихся умозрительными.
Другим важным следствие этой работы оказался вывод о зависимости хода времени от наблюдателя и о разнице в восприятии одновременности покоящимся и движущимся наблюдателем и вытекающим из этого понятия о едином пространстве-времени. Что тут началось! ….Ладно не буду об этом.
Но вышеописанные постулаты заставили пересмотреть теорию гравитации, так как ранее предполагалось, что гравитационное взаимодействие является дальнодействием, то есть, что один камень «гравитационно» чувствует изменение в положении другого камня на расстоянии мгновенно. В сочетании с эйнштейновской кинематикой, ограничивающей распространение любых сигналов скоростью света, это приводило к противоречию с законом причинности. Надо было придумывать посредника между камнями - гравитационное поле, подобное электромагнитному полю, изменения которого распространялись бы со скорость света. Но эта задача, пускай и не напрямую, вступала в противоречие с тем, что в законе гравитации Ньютона гравитационный «заряд» совпадает с инертной массой, что выражается в том , что, как известно со времен Галилея, в гравитационном поле все тела ускоряются одинаково. А из этого следует невозможность существования отрицательного гравитационного заряда, а это в свою очередь делает проблематичным создание теории гравитационного поля, похожей на электромагнитное. Несмотря на это такие теории продолжают появляться, но как-то так получается, что сторонники Эйнштейна неизменно находят в них противоречия и ошибки, которые противники Эйнштейна отрицают. И вообще вся дискуссия носит неприличный характер, так как рано или поздно она каким-то образом заруливает на обсуждение личности Эйнштейна и соблюдение национальных пропорций среди ученых.
Между тем сам Эйнштейн пошел другим путем: он превратил эту трудность в ту самую точку опоры, с помощью которой он перевернул мир. Он и взял за основу введенный им так называемый «принцип эквивалентности», согласно которому ускорение в гравитационном поле эквивалентно ускорению в неинерциальной системе отсчета. Действительно, так как из равенства «гравитационного заряда» и инертной массы следует равенство ускорений всех тел в гравитационном поле, то следовательно невозможно обнаружить гравитационное поле в свободно падающем лифте - эффект известный как состояние невесомости, например в падающем самолете. Но есть один нюанс: - все вышеприведенные рассуждения имеют смысл только для достаточно маленького лифта, для которого можно учитывать только линейные поправки к закону Ньютона и СТО. Для чуть большего лифта наличие гравитационного поля, когда вторые производные при квадрате размеров лифта начинают играть роль все же можно обнаружить не выходя из него, так как в разных точках лифта ускорение свободного падения направлено в точку, где находится гравитирующая масса, а не строго параллельно, как в поле ускорения. Эйнштейн воспользовался этим обстоятельством и ввел общий принцип относительности, согласно которому с учетом гравитации все системы отсчета равноправны, а не только инерциальные, как в классической физике и в СТО. И, следовательно, законы природы должны быть записаны в такой форме, которая не менялась бы при переходе к любой другой системе координат, том числе движущейся с ускорением.. Последняя формулировка получила название принципа ковариантности. В результате выяснилось, что локально гравитационное поле можно обнаружить только как описанную выше «непараллельность» параллельных линий в том числе ускорения свободного падения, и эта “непараллельность» параллелей, его неевклидовость (имеется ввиду нарушение 5-го постулат Евклида, согласно которому параллельные пинии не пересекаются в частности отклонение направления распространения света от прямой,) получила название кривизны пространства врмени. Таким образом Эйнштейн опять применил бритву Вильяма из Оккама, только на этот раз ненужной сущностью оказались инерциальные системы отсчета. Зато он задумал вернуть в физику эфир, правда уже в другой ипостаси, так что эта сущность стала ключевой, необходимой и даже в перспективе наблюдаемой. Дальнейшее, в сочетании с требованием, чтобы при малых скоростях и напряженностях «гравитационного поля» новая теория переходила в теорию Ньютона, было уже чистой математикой и без всяких дополнительных физических соображений приводило к ОТО,
В результате появились уравнения Эйнштейна, в правой части которых находится дивергенция некоего потока, то есть размер некой дырки в которую выливается некая жидкость, а в правой части тензор энергии -импульса, то есть выражение, соответствующе количеству вещества и характеру его движения. И вот тут-то и начинается самое интересное: сам Эйнштейн, три раза подходивший к проблеме написания уравнений имени себя и потом не оставлявший попыток их обобщить до уровня ЕТП, добился некоего успеха методом возврата в физику понятия «эфира». Это связано прежде всего с тем, что уравнения Эйнштейна немного напоминают абсолютно правильное уравнение 0=0, так как позволяют множественные интерпретации. Если же их интерпретировать как связь размеров некоей дырки, в которую из нашей Вселенной утекает эфир, с количеством материи, ассоциируемом с этой дыркой, то многовариантность интерпретации несколько уменьшается.
К сожалению полностью реализовать эту программу ему не удалось, в частности потому, что тогда еще не было той математики которую использовал Ричард Гамильтон и за ним Григорий Перельман для доказательства теоремы Пуанкаре, и получившей название метода потоков Ричи. Действительно, работы Перельмана и Гамильтона позволяют достаточно однозначно интерпретировать левую сторону уравнений Эйнштейна именно как дивергенцию потока эфира, исчезающего из нашей Вселенной подобно воде в сливном отверстии ванны. Более того разработанный ими инструментарий наконец позволяет ввести процедуру преобразования системы отсчета связанной с эфиром к «физическим» системам, например к системе связанной с пылевидной материей, которую использовал Фридман. Конечно если будет введена процедура синхронизации часов к каждой точке эфира, но эта проблема решается автоматически если сингулярность существует и «абсолютное» время отсчитывается от сотворения Мира. К сожалению физики по соображениям не имеющим никакого отношения к физике все время пытаются перекопать траншеями наиболее очевидный путь, ведущий к успеху. Собственно именно эта проблема в сочетании с отсутствием соответствующего математического инструментария и составила значительную психологическую трудность для Эйнштейна, не позволившую ему осознать все значение решения уравнений ОТО Александром Фридманом, и только разъяснения Юрия Александровича Круткова позволили ему примириться с тем, что результаты ОТО прямо противоположены тому, что он от них ожидал - ясной модели стационарной вселенной в которой все сбалансировано и все, что куда-то утекает, тут же возвращается обратно Но в том то и дело, что эти противоречия ОТО и космологическое решение Фридмана носят философско-гносеологический характер, а не естественно-научный. И они не могут быть решены в рамках естественных наук и действительно требуют как минимум натурфилософских рассуждений - сложное умение, совершенно утраченное современными учеными, исповедующими принцип «заткнись и вычисляй». А между тем нерешенность этих вопросов осталась в тылу у современной науки и ведет там широкомасштабные партизанские действия, делающими невозможным ее дальнейшее наступление - например очевидно, что во Вселенной Фридмана невозможно ввести локальные законы сохранения, выражающие симметрию законов природы по отношению к выбору например начала временной шкалы, так как различные моменты времени неравноправны по отношению к сингулярности в момент сотворения Вселенной.
Таким образом получилось, что решения теории относительности опровергают те постулаты на основании которых она была получена - например принцип общей ковариантности. Именно поэтому Эйенштейн придумал космологическую постоянную, по сути присвоив пустому пространству отрицательную гравитацию, в результате чего Вселенная оказалась похожа на дуршлаг из поролона, в которой материя (во всяком случае с массой покоя) представляет собой дырки в поролоне, в которые утекает эфир, а из поверхности поролона (через микро дырки?) эфир хлещет обратно, стабилизируя количество воды в дуршлаге. Надо сказать что множество современных квантовых теорий поля, например связанные с модель Изинга и другие решеточные модели, по сути дела эксплуатируют именно эту идею микродырок, которые претенденты на Нобелевку по чем зря рисуют в поролоне, по принципу: нарисовал систему микродырок покрасивее - получи.
К сожаления до сих пор недооценено то влияние, которое оказал Крутков .на Эйнштейна и в частности на его попытки создать единую теорию поля. Это история, надо сказать, отдельная песня, которая связана с другой песней, в которой поется о создании атомной бомбы в СССР, и поэтому вряд ли их пропоют в ближайшее время. Между тем, история ЕТП изложенная в данном сочинении подвела нас к двум другим победам науки в 20 веке - к решению Шварцшильда и к и решению УЭ Фридмана.
Решение Шварцшильда - это всем известные черные дыры, внутри которых не известно что происходит, так как гравитационное притяжение настолько велико, что даже световые лучи не могут эту область покинуть. Но в данной работе наибольший интерес представляет то, что вокруг черной дыры находится горизонт событий, отделяющий события, которые можно наблюдать в нашей Вселенной от событий во внутренних областях решения Шварцшильда, которые наблюдать принципиально невозможно. И когда, в полном соответствии с представлениями современной физики, в области близкой горизонту событий рождаются пары виртуальных частиц, (например электрон-позитрон), то одна из них может уйти под горизонт, а вторая улететь на бесконечность. Это приводит к тому, что черная дыра начинает излучать подобно черному телу и, как показал Стивен Хокинг, ей можно приписать температуру и соответственно другие .термодинамические потенциалы, в том числе энтропию, Это заставило сделать предположение, что пространство-время как физический вакуум с учетом квантовых эффектов является термодинамической системой .
Аналогично, побочным результатом решения задачи о гравитационном коллапсе флуктуаций фотонного газа заполняющего Фридмановскую вселенную оказалось то, что необходимость корректной постановки задачи, устойчивой по отношению к малым возмущениям заставляет Вселенной как целому тоже приписать температуру и термодинамические потенциалы, причем квантовые флуктуации и постоянная Планка оказываются зависимыми от температуры вселенной и соответственно от радиуса Вселенной, так что бесконечно расширявшаяся эвклидова Вселенная, остывшая до нуля в полном соответствии с законами термодинамики, неизбежно должна была стать классической с точки зрения квантовых флуктуаций, которые просто вымерзают подобно статистическим флктувциям, и вся вселенная превращается в Бозе конденсат,а постоянная Планка в такой Вселенной должна стремиться к нулю. Это придает совершенно неожиданное значение якобы «шутливым» выводам Гамова Ландау и Иваненко, сделанным в работе «Мировые постоянные и предельный переход».
Космологическое решение Фридмана описывает Вселенную подобную пузырю, наполненную пылью, то есть частицами не взаимодействующими друг с другом, причем в качестве пылинок с хорошей степенью приближения выступают звезды и галактики. Этот пузырь начал надуваться в начальный момент времени из точки, и в дальнейшем, в зависимости от количества пыли и начального «наддува» может либо начать схлопываться обратно в точку, либо расширяться бесконечно долго, так что расстояние между пылинками будет расти бесконечно. Это похоже на то, как если бы мы с Вами были двумерными жуками, нарисованными на воздушном шаре, только наша Вселенная представляет собой шар не трехмерный, а четырехмерный, вернее трехмерную поверхность шара в четырехмерном пространстве-времени. Я знаю эту трудно представить без соответствующей тренировки, потому давайте примиримся с тем, что мы жуки нарисованные на поверхности воздушного шара и будим плясать отсюда. Хорошая новость это то, что этот шар не может лопнуть. К сожалению он может сдуться, правда, но частью, очень нескоро.
Важным обстоятельством является то, что согласно Фридману, в начале времен радиус Вселенной равнялся нулю, а до этого момента не было не только материи, но и пространства и времени. Это настолько детально совпадает авраамическим Генезисом, что ученые, которым Авраам почему либо неприятен, поставили себе целью доказать, что это не так. Вселенная была очень маленькая, ну очень, очень маленькая, ну совсем маленькая. Но все таки не ноль! Для обоснования этого несколько истерического желания был использован принцип неопределенности, согласно которому неопределенность в пространстве обратно пропорциональна погрешности в измерении импульса и соответственно массы, так как скорость ограничена скоростью света. Соответственно когда диаметр Вселенной был достаточно малым, то соответствующая неопределенность в массе была сравнима с массой Вселенной, и поэтому известные законы физики были неприменимыми. Причем по умолчанию неприменимой оказалась ОТО, а не принцип неопределенности.
Одной из наиболее известных гипотез, позволяющих избежать нуля в начале времен на основе квантово-механических соображений, сейчас является теория пульсирующей Вселенной Пенроуза-Гурджадяна, а до этого надежды на неприменимость вывода Фридмана о нуле связывались с тем, что более реалистичная, НЕ! сферически симметричная модель распределения материи во Вселенной или уравнение состояние вещества, отличающееся от пылевидной, когда «пылинки» не взаимодействуют с друг с другом, не будет приводить к нулю в начале времен. Но в 80-х Стивен Хокинг математически строго доказал, что учет отсутствия сферической симметрии и любое реалистичное уравнения состояния вещества качественно не меняет результаты решения Фридмана и сингулярность в прошлом космологических решений ОТО неустранима. Как говориться УПСС!
Собственно именно после этого и появилась и стала набирать популярность в «мейнстримной» физике теория пульсирующей вселенной Пенроуза, хотя основной ее целью является распространение квантовой механики за пределы ее применимости и даже постулирование ее всеобщности
Все эти теории на основе «все что угодно только не ноль!» выглядят так, будто те, кто финансируют науку поставили перед учеными задачу опровергать авраамический Генезис во чтобы то не стало. Что не может быть задачей науки, по крайней мере до тех пор пока она остается наукой. Я могу понять, когда ученые требуют от других ученых чтобы их работы не ставили себе целью подтвердить их религиозные взгляды, но требовать от них опровергать религиозные взгляды тоже нельзя без вреда для науки. Опровержение религии это само по себе религия, и не может быть предметом научного исследования.
Все эти вопросы в рамках Западной парадигмы развития были рассмотрены такими замечательными теологами и философами как Фома Аквинский, Дунс Скотус и Вильям из Оккама, но привожу я их потому, что по сравнению с Православной теологией они ближе к позитивизму современной науки, которая сама объявила «себя себе» философией и скоро наверное объявит религией. На самом деле в их достижениях в неявном виде лежат в основе специфики западной науки, а достижения Православной философии настолько необычны для современной философии и науки, что их и обсуждать-то здесь просто невозможно. Несмотря на то, что сам по себе научный метод сформировался именно под влиянием этого мировоззрения.
Все вышеперечисленные достижения достигли своей кульминации, когда в конце 20-века физика и математика поменялись местами, и в физике тирания теории возмущений и метода перенормировок стала настолько жесткой, что познавать Вселенную стало возможно только как математический объект. Тем более удивительно, что именной на стыке тысячелетий Ричард Гамильтон и Григорий Перельман превратили метод потоков Ричи в рабочий инструмент, пригодный не только для доказательства теорем, но и для триумфального возврата эфира в ОТО. Причем наиболее поразительным является то, что те свойства потока эфира, которые Эйнштейн искал в свойствах уравнения своего имени, оказались свойствами аналога уравнения теплопроводности, получившего название потока Ричи, и топологическим свойством отображения всякого замкнутого односвязного n-мерного многообразия на сферу соответствующей размерности, известным как теорема Пуанкаре.
Собственно одной из целей этой работы изначально было показать единство человеческого сознания, когда философские особенности научной методологии внезапно и без видимого согласования становятся «модными» и даже «мейнстримными» в совершенно различных областях науки. Но неожиданное вторжение в мои умозаключения Джона Нэша и написавшей о нем журналистки заставляет задуматься о единстве судеб ученых, в котором выразился «дух времени» Хайдеггера и Блока, почувствованный ими на рубеже 19 и 20-го веков. Стоит ли после этого удивляться тому, что для обоснования процедуры выделения и сглаживания сингулярностей в потоках Ричи Григорий Перельман ввел чисто математическое понятие энтропии, а авторы работы «Мировые постоянные и предельный переход» Гамов Иваненко и Ландау были учениками Фридмана и Круткова
Воистину жестокий век!
Тобою в мрак ночной, беззвездный
Беспечный брошен человек!
В ночь умозрительных понятий,
Матерьялистских малых дел,
Бессильных жалоб и проклятий
Бескровных душ и слабых тел!
С тобой пришли чуме на смену
Нейрастения, скука, сплин,
Век расшибанья лбов о стену
Экономических доктрин,
Честно говоря, «Единой Теорией Поля-4» должна была стать «Единая Теория Поля -6», (ЕТП-6), но перед тем как нажать кнопочку post, я решил провести проверку личного дела в википедии журналистки, написавшей пресловутую статью о Перельмане «Manifold destiny». Так получилось что я «Beautiful mind» не читал, фильм не смотрел, и мне никогда не приходило в голову что Нэш, получивший Нобелевку по теории игр и занимавшийся с Да Георгио эллиптическими и параболическими уравнениями, это тот самый математик, о котором я слышал краем уха, что его засадили во времена Маккартизма в психушку невесть за что. Представляете себе тот шок, который я испытал, когда эти люди совместились и выяснилось, что именно о нем написала та самая журналистка, которая прославилась своей статьей о Григории Перельмане. Которая вместе с Камероном, собравшемся снимать фильм о Перельмане, заставила меня написать целую опупею вместо короткой, ясной истории для специалистов о Единой Теории Поля. В частности о том почему ее нет и судя по всему еще долго не будет, хотя после работ Перельмана она просто рвется на страницы научных журналов.
Когда я пришел в себя, я понял, что все эти истории совпали не случайно и еще неизвестно как бы сложилась жизнь Перельмана, если бы он не уехал к маме в Питер. Поневоле «Миллион лет до конца света» Стругацких вспомнишь, что впрочем не исключает и более приземленные причины для попадания в американскую психушку. В любом случае теперь без истории Нэша моя история о ЕТП теряет слишком многое, и мне Нэш теперь важен не меньше Перельмана. Хотя Перельман это символ победы, а Нэш - поражения. Но поражение бывает более поучительным, чем победа.
С другой стороны победы как то приятнее вспоминать и в связи с вопросами своих читателей, а также как диспозицию для последующих постов на эту тему вернусь еще раз к общей картинке и научным победам 20-го века от Эйнштейна и Фридмана до Перельмана и … Перельмана, обрисованных самыми грубыми мазками:
Специальная теория относительности являлась логическим завершением развития науки в 19 веке. Теоретически она напрямую вытекала из уравнений Максвелла, но и без них она напрямую следовала из развития представлений о молекулярном строении вещества и электрическом токе как потоке электронов по проводнику как по трубе. Действительно уже из самого существования магнитного поля и закона Фарадея возникает необходимость пересмотреть кинематику - с какой это стати движущиеся частицы взаимодействуют иначе, чем покоящиеся? Этот факт уже напрямую противоречит принципам Галилея. Тем не менее не стоит недооценивать привязанность человеческого ума к плоскому Евклидовому пространству. И хотя Лобачевский преодолел эту психическую привязанность, но это достижение осталось уделом математиков, а физики не были готовы пересматривать геометрию окружающего мира, в котором они создают теории и ставят эксперименты. В частности Лоренц и Пуанкаре воспользовались тем, что расстояния измеряются линейкой, длина которой определяется кристаллической решеткой с протонами в узлах, то есть равновесием все тех же электромагнитных сил (это я их немножко забегаю вперед в развитии науки для ясности), и ввели истинную длину в некоем эфире, ассоциируемом с пустым пространством и временем, и измеряемую длину с помощью пресловутой линейки, которая двигаясь равномерно и прямолинейно, в полном соответствии с уравнениями Максвелла, меняла свою длину, как структура состоящая из заряженных частиц, и соответственно изменялись ее «показания» При этом у них получались формулы преобразования расстояний и временных промежутков в «абсолютной» системе координат, связанной «эфиром» как с некоей средой, заполняющей абсолютно пустое пространство-время, в расстояния и промежутки, измеряемые «физическими» линейками и часами, на показания которых влияло движение в соответствии с уравнениями Максвелла. При этом принцип относительности Галилея обеспечивался утверждением о принципиальной не обнаружимости «эфира» в эксперименте.
Роль Эйнштена состояла в том, что он воспользовался таким основополагающим инструментом научного метода как «бритва Вильяма из Оккама», известным в примитивном варианте как «Не умножай сущности без нужды», и заявил, что глупо вводить понятие «эфира» только для того, чтобы сразу же объявлять его принципиально ненаблюдаемым. Забавно, что в современной физике ненаблюдаемые сущности это просто основа основ и в стандартной теории и в квантовой хромодинамики, и плодятся они быстрее, чем публикации архивдоторга проходят через модерацию. После чего он получил в своей работе «К электродинамике движущихся тел" преобразования Лоренца и большинство выводов сложнейших рассуждений Пуанкаре с помощью школьной математики и простых как правда умозаключений на основе утверждения, что законы кинематики неизвестны и должны выводится из опыта, в качестве которого он предложил мысленный эксперимент с лучами света, скорость которых постулировалась одинаковой во всех инерциальных системах отсчета. Последний факт вытекал напрямую из уравнений Максвелла и был подтвержден экспериментами Майкельсона. В результате появились преобразование координат Лоренца как факт кинематики, а не динамики, как у самого Лоренца и Пуанкаре. Собственно именно в простоте получения ранее известных выводов и заключалась новизна этой работы. (Кстати именно в силу этого, если к этой работе Эйнштейна применять сегодняшние требования, то скорее всего она никогда не была бы опубликована.). Объективно она произвела революцию в умах, заставив своей простотой поверить в истинность выводов, у других ученых казавшихся умозрительными.
Другим важным следствие этой работы оказался вывод о зависимости хода времени от наблюдателя и о разнице в восприятии одновременности покоящимся и движущимся наблюдателем и вытекающим из этого понятия о едином пространстве-времени. Что тут началось! ….Ладно не буду об этом.
Но вышеописанные постулаты заставили пересмотреть теорию гравитации, так как ранее предполагалось, что гравитационное взаимодействие является дальнодействием, то есть, что один камень «гравитационно» чувствует изменение в положении другого камня на расстоянии мгновенно. В сочетании с эйнштейновской кинематикой, ограничивающей распространение любых сигналов скоростью света, это приводило к противоречию с законом причинности. Надо было придумывать посредника между камнями - гравитационное поле, подобное электромагнитному полю, изменения которого распространялись бы со скорость света. Но эта задача, пускай и не напрямую, вступала в противоречие с тем, что в законе гравитации Ньютона гравитационный «заряд» совпадает с инертной массой, что выражается в том , что, как известно со времен Галилея, в гравитационном поле все тела ускоряются одинаково. А из этого следует невозможность существования отрицательного гравитационного заряда, а это в свою очередь делает проблематичным создание теории гравитационного поля, похожей на электромагнитное. Несмотря на это такие теории продолжают появляться, но как-то так получается, что сторонники Эйнштейна неизменно находят в них противоречия и ошибки, которые противники Эйнштейна отрицают. И вообще вся дискуссия носит неприличный характер, так как рано или поздно она каким-то образом заруливает на обсуждение личности Эйнштейна и соблюдение национальных пропорций среди ученых.
Между тем сам Эйнштейн пошел другим путем: он превратил эту трудность в ту самую точку опоры, с помощью которой он перевернул мир. Он и взял за основу введенный им так называемый «принцип эквивалентности», согласно которому ускорение в гравитационном поле эквивалентно ускорению в неинерциальной системе отсчета. Действительно, так как из равенства «гравитационного заряда» и инертной массы следует равенство ускорений всех тел в гравитационном поле, то следовательно невозможно обнаружить гравитационное поле в свободно падающем лифте - эффект известный как состояние невесомости, например в падающем самолете. Но есть один нюанс: - все вышеприведенные рассуждения имеют смысл только для достаточно маленького лифта, для которого можно учитывать только линейные поправки к закону Ньютона и СТО. Для чуть большего лифта наличие гравитационного поля, когда вторые производные при квадрате размеров лифта начинают играть роль все же можно обнаружить не выходя из него, так как в разных точках лифта ускорение свободного падения направлено в точку, где находится гравитирующая масса, а не строго параллельно, как в поле ускорения. Эйнштейн воспользовался этим обстоятельством и ввел общий принцип относительности, согласно которому с учетом гравитации все системы отсчета равноправны, а не только инерциальные, как в классической физике и в СТО. И, следовательно, законы природы должны быть записаны в такой форме, которая не менялась бы при переходе к любой другой системе координат, том числе движущейся с ускорением.. Последняя формулировка получила название принципа ковариантности. В результате выяснилось, что локально гравитационное поле можно обнаружить только как описанную выше «непараллельность» параллельных линий в том числе ускорения свободного падения, и эта “непараллельность» параллелей, его неевклидовость (имеется ввиду нарушение 5-го постулат Евклида, согласно которому параллельные пинии не пересекаются в частности отклонение направления распространения света от прямой,) получила название кривизны пространства врмени. Таким образом Эйнштейн опять применил бритву Вильяма из Оккама, только на этот раз ненужной сущностью оказались инерциальные системы отсчета. Зато он задумал вернуть в физику эфир, правда уже в другой ипостаси, так что эта сущность стала ключевой, необходимой и даже в перспективе наблюдаемой. Дальнейшее, в сочетании с требованием, чтобы при малых скоростях и напряженностях «гравитационного поля» новая теория переходила в теорию Ньютона, было уже чистой математикой и без всяких дополнительных физических соображений приводило к ОТО,
В результате появились уравнения Эйнштейна, в правой части которых находится дивергенция некоего потока, то есть размер некой дырки в которую выливается некая жидкость, а в правой части тензор энергии -импульса, то есть выражение, соответствующе количеству вещества и характеру его движения. И вот тут-то и начинается самое интересное: сам Эйнштейн, три раза подходивший к проблеме написания уравнений имени себя и потом не оставлявший попыток их обобщить до уровня ЕТП, добился некоего успеха методом возврата в физику понятия «эфира». Это связано прежде всего с тем, что уравнения Эйнштейна немного напоминают абсолютно правильное уравнение 0=0, так как позволяют множественные интерпретации. Если же их интерпретировать как связь размеров некоей дырки, в которую из нашей Вселенной утекает эфир, с количеством материи, ассоциируемом с этой дыркой, то многовариантность интерпретации несколько уменьшается.
К сожалению полностью реализовать эту программу ему не удалось, в частности потому, что тогда еще не было той математики которую использовал Ричард Гамильтон и за ним Григорий Перельман для доказательства теоремы Пуанкаре, и получившей название метода потоков Ричи. Действительно, работы Перельмана и Гамильтона позволяют достаточно однозначно интерпретировать левую сторону уравнений Эйнштейна именно как дивергенцию потока эфира, исчезающего из нашей Вселенной подобно воде в сливном отверстии ванны. Более того разработанный ими инструментарий наконец позволяет ввести процедуру преобразования системы отсчета связанной с эфиром к «физическим» системам, например к системе связанной с пылевидной материей, которую использовал Фридман. Конечно если будет введена процедура синхронизации часов к каждой точке эфира, но эта проблема решается автоматически если сингулярность существует и «абсолютное» время отсчитывается от сотворения Мира. К сожалению физики по соображениям не имеющим никакого отношения к физике все время пытаются перекопать траншеями наиболее очевидный путь, ведущий к успеху. Собственно именно эта проблема в сочетании с отсутствием соответствующего математического инструментария и составила значительную психологическую трудность для Эйнштейна, не позволившую ему осознать все значение решения уравнений ОТО Александром Фридманом, и только разъяснения Юрия Александровича Круткова позволили ему примириться с тем, что результаты ОТО прямо противоположены тому, что он от них ожидал - ясной модели стационарной вселенной в которой все сбалансировано и все, что куда-то утекает, тут же возвращается обратно Но в том то и дело, что эти противоречия ОТО и космологическое решение Фридмана носят философско-гносеологический характер, а не естественно-научный. И они не могут быть решены в рамках естественных наук и действительно требуют как минимум натурфилософских рассуждений - сложное умение, совершенно утраченное современными учеными, исповедующими принцип «заткнись и вычисляй». А между тем нерешенность этих вопросов осталась в тылу у современной науки и ведет там широкомасштабные партизанские действия, делающими невозможным ее дальнейшее наступление - например очевидно, что во Вселенной Фридмана невозможно ввести локальные законы сохранения, выражающие симметрию законов природы по отношению к выбору например начала временной шкалы, так как различные моменты времени неравноправны по отношению к сингулярности в момент сотворения Вселенной.
Таким образом получилось, что решения теории относительности опровергают те постулаты на основании которых она была получена - например принцип общей ковариантности. Именно поэтому Эйенштейн придумал космологическую постоянную, по сути присвоив пустому пространству отрицательную гравитацию, в результате чего Вселенная оказалась похожа на дуршлаг из поролона, в которой материя (во всяком случае с массой покоя) представляет собой дырки в поролоне, в которые утекает эфир, а из поверхности поролона (через микро дырки?) эфир хлещет обратно, стабилизируя количество воды в дуршлаге. Надо сказать что множество современных квантовых теорий поля, например связанные с модель Изинга и другие решеточные модели, по сути дела эксплуатируют именно эту идею микродырок, которые претенденты на Нобелевку по чем зря рисуют в поролоне, по принципу: нарисовал систему микродырок покрасивее - получи.
К сожаления до сих пор недооценено то влияние, которое оказал Крутков .на Эйнштейна и в частности на его попытки создать единую теорию поля. Это история, надо сказать, отдельная песня, которая связана с другой песней, в которой поется о создании атомной бомбы в СССР, и поэтому вряд ли их пропоют в ближайшее время. Между тем, история ЕТП изложенная в данном сочинении подвела нас к двум другим победам науки в 20 веке - к решению Шварцшильда и к и решению УЭ Фридмана.
Решение Шварцшильда - это всем известные черные дыры, внутри которых не известно что происходит, так как гравитационное притяжение настолько велико, что даже световые лучи не могут эту область покинуть. Но в данной работе наибольший интерес представляет то, что вокруг черной дыры находится горизонт событий, отделяющий события, которые можно наблюдать в нашей Вселенной от событий во внутренних областях решения Шварцшильда, которые наблюдать принципиально невозможно. И когда, в полном соответствии с представлениями современной физики, в области близкой горизонту событий рождаются пары виртуальных частиц, (например электрон-позитрон), то одна из них может уйти под горизонт, а вторая улететь на бесконечность. Это приводит к тому, что черная дыра начинает излучать подобно черному телу и, как показал Стивен Хокинг, ей можно приписать температуру и соответственно другие .термодинамические потенциалы, в том числе энтропию, Это заставило сделать предположение, что пространство-время как физический вакуум с учетом квантовых эффектов является термодинамической системой .
Аналогично, побочным результатом решения задачи о гравитационном коллапсе флуктуаций фотонного газа заполняющего Фридмановскую вселенную оказалось то, что необходимость корректной постановки задачи, устойчивой по отношению к малым возмущениям заставляет Вселенной как целому тоже приписать температуру и термодинамические потенциалы, причем квантовые флуктуации и постоянная Планка оказываются зависимыми от температуры вселенной и соответственно от радиуса Вселенной, так что бесконечно расширявшаяся эвклидова Вселенная, остывшая до нуля в полном соответствии с законами термодинамики, неизбежно должна была стать классической с точки зрения квантовых флуктуаций, которые просто вымерзают подобно статистическим флктувциям, и вся вселенная превращается в Бозе конденсат,а постоянная Планка в такой Вселенной должна стремиться к нулю. Это придает совершенно неожиданное значение якобы «шутливым» выводам Гамова Ландау и Иваненко, сделанным в работе «Мировые постоянные и предельный переход».
Космологическое решение Фридмана описывает Вселенную подобную пузырю, наполненную пылью, то есть частицами не взаимодействующими друг с другом, причем в качестве пылинок с хорошей степенью приближения выступают звезды и галактики. Этот пузырь начал надуваться в начальный момент времени из точки, и в дальнейшем, в зависимости от количества пыли и начального «наддува» может либо начать схлопываться обратно в точку, либо расширяться бесконечно долго, так что расстояние между пылинками будет расти бесконечно. Это похоже на то, как если бы мы с Вами были двумерными жуками, нарисованными на воздушном шаре, только наша Вселенная представляет собой шар не трехмерный, а четырехмерный, вернее трехмерную поверхность шара в четырехмерном пространстве-времени. Я знаю эту трудно представить без соответствующей тренировки, потому давайте примиримся с тем, что мы жуки нарисованные на поверхности воздушного шара и будим плясать отсюда. Хорошая новость это то, что этот шар не может лопнуть. К сожалению он может сдуться, правда, но частью, очень нескоро.
Важным обстоятельством является то, что согласно Фридману, в начале времен радиус Вселенной равнялся нулю, а до этого момента не было не только материи, но и пространства и времени. Это настолько детально совпадает авраамическим Генезисом, что ученые, которым Авраам почему либо неприятен, поставили себе целью доказать, что это не так. Вселенная была очень маленькая, ну очень, очень маленькая, ну совсем маленькая. Но все таки не ноль! Для обоснования этого несколько истерического желания был использован принцип неопределенности, согласно которому неопределенность в пространстве обратно пропорциональна погрешности в измерении импульса и соответственно массы, так как скорость ограничена скоростью света. Соответственно когда диаметр Вселенной был достаточно малым, то соответствующая неопределенность в массе была сравнима с массой Вселенной, и поэтому известные законы физики были неприменимыми. Причем по умолчанию неприменимой оказалась ОТО, а не принцип неопределенности.
Одной из наиболее известных гипотез, позволяющих избежать нуля в начале времен на основе квантово-механических соображений, сейчас является теория пульсирующей Вселенной Пенроуза-Гурджадяна, а до этого надежды на неприменимость вывода Фридмана о нуле связывались с тем, что более реалистичная, НЕ! сферически симметричная модель распределения материи во Вселенной или уравнение состояние вещества, отличающееся от пылевидной, когда «пылинки» не взаимодействуют с друг с другом, не будет приводить к нулю в начале времен. Но в 80-х Стивен Хокинг математически строго доказал, что учет отсутствия сферической симметрии и любое реалистичное уравнения состояния вещества качественно не меняет результаты решения Фридмана и сингулярность в прошлом космологических решений ОТО неустранима. Как говориться УПСС!
Собственно именно после этого и появилась и стала набирать популярность в «мейнстримной» физике теория пульсирующей вселенной Пенроуза, хотя основной ее целью является распространение квантовой механики за пределы ее применимости и даже постулирование ее всеобщности
Все эти теории на основе «все что угодно только не ноль!» выглядят так, будто те, кто финансируют науку поставили перед учеными задачу опровергать авраамический Генезис во чтобы то не стало. Что не может быть задачей науки, по крайней мере до тех пор пока она остается наукой. Я могу понять, когда ученые требуют от других ученых чтобы их работы не ставили себе целью подтвердить их религиозные взгляды, но требовать от них опровергать религиозные взгляды тоже нельзя без вреда для науки. Опровержение религии это само по себе религия, и не может быть предметом научного исследования.
Все эти вопросы в рамках Западной парадигмы развития были рассмотрены такими замечательными теологами и философами как Фома Аквинский, Дунс Скотус и Вильям из Оккама, но привожу я их потому, что по сравнению с Православной теологией они ближе к позитивизму современной науки, которая сама объявила «себя себе» философией и скоро наверное объявит религией. На самом деле в их достижениях в неявном виде лежат в основе специфики западной науки, а достижения Православной философии настолько необычны для современной философии и науки, что их и обсуждать-то здесь просто невозможно. Несмотря на то, что сам по себе научный метод сформировался именно под влиянием этого мировоззрения.
Все вышеперечисленные достижения достигли своей кульминации, когда в конце 20-века физика и математика поменялись местами, и в физике тирания теории возмущений и метода перенормировок стала настолько жесткой, что познавать Вселенную стало возможно только как математический объект. Тем более удивительно, что именной на стыке тысячелетий Ричард Гамильтон и Григорий Перельман превратили метод потоков Ричи в рабочий инструмент, пригодный не только для доказательства теорем, но и для триумфального возврата эфира в ОТО. Причем наиболее поразительным является то, что те свойства потока эфира, которые Эйнштейн искал в свойствах уравнения своего имени, оказались свойствами аналога уравнения теплопроводности, получившего название потока Ричи, и топологическим свойством отображения всякого замкнутого односвязного n-мерного многообразия на сферу соответствующей размерности, известным как теорема Пуанкаре.
Собственно одной из целей этой работы изначально было показать единство человеческого сознания, когда философские особенности научной методологии внезапно и без видимого согласования становятся «модными» и даже «мейнстримными» в совершенно различных областях науки. Но неожиданное вторжение в мои умозаключения Джона Нэша и написавшей о нем журналистки заставляет задуматься о единстве судеб ученых, в котором выразился «дух времени» Хайдеггера и Блока, почувствованный ими на рубеже 19 и 20-го веков. Стоит ли после этого удивляться тому, что для обоснования процедуры выделения и сглаживания сингулярностей в потоках Ричи Григорий Перельман ввел чисто математическое понятие энтропии, а авторы работы «Мировые постоянные и предельный переход» Гамов Иваненко и Ландау были учениками Фридмана и Круткова