September 8th, 2015

Тайна пространства и времени раскрыта (8)

Ну, что, малятки? Немного прояснилось в головах? Неееет? Ну тогда продолжим.-) Тема эта сложная. Архисложная. И она имеет важнейшее значение для всей теоретической физики, так как дает понимание, как и каким образом математика и численные методы входят в физику, и где проходит граница между математическим миром и миром физическим. Поэтому, обозначив в общем виде наш концептуальный взгляд на этот вопрос, я теперь проведу более тщательную дефиницию математических и физических представлений.

Мир чистой математики. Этот мир существует только в наших головах. И по большому счету, математику, который строит теорию множеств или алгебраических пространств, абсолютно похуй, как его математические теории и формулы соотнесены с реальным физическим миром. Он никак не ориентирован на эмпирический опыт и руководствуется исключительно математической логикой и присущими математике имманентными законами. Он с одинаковым успехом может нарисовать 3-мерное пространство или n-мерное пространство, и для него абсолютно неважно, как эти построения могут быть применены на практике или в теоретической физике. Это мир чисел и численных множеств, мир величин и переменных. Чистая голая математическая форма, в которую можно заложить любое содержание, имеющее численное выражение.

Физический мир. Это то, как существует материя объективно. То есть то, как она себя проявляет во множестве эмпирических явлений. Наблюдения за такими проявлениями составляют важную часть экспериментальной физики, и именно с простых наблюдений (за движениями звезд, за падением тел на землю, за поднятием тяжести с помощью рычага, за устойчивостью кораблей на воде, за отражением света) и начиналась наука.

Но наука, в строгом смысле этого слова, начинается только тогда, когда дело уже не ограничивается простыми наблюдениями и систематизацией таких наблюдений. Физика начинается только тогда, когда происходят измерения. То есть когда математический мир чисел и величин встречается с миром физическим.

И таким местом встречи математического мира (рождаемого нашим разумом) с физическим миром (рожденным природой) и является пространство и время. Эта та "нейтральная территория", где уже нет чистой математики - так как числа уже существуют не только в наших головах, но и применяются для описания объективной физической реальности. Но в этом мире и нет чистого физического мира, так как само измерение - то есть применение чисел к описанию физического мира - уже есть вторжение нашего разума в объективный физический мир. А значит, в этом мире уже присутствует человек со своим разумом.

Поэтому пространство и время не имеют никакой собственной физической природы. И они обладают только теми свойствами, которые вкладывает в них наш разум, и теми свойствами, которые проявляет через них объективный физический мир. С точки зрения разума, пространство и время - это математические величины, и поэтому пространство и время есть математические представления. С точки зрения объективного физического мира, пространство и время есть проявление гравитационно-инерционного поля, так как все физические свойства пространства и времени полностью задаются гравитацией и инерцией.

Вот почему пространственно-временные величины - величины особые, которые принципиально отличаются от любых других физических величин. И строго говоря, для описания физического мира требуется все выразить через пространственно-временные величины (координаты, скорости, ускорения и т.д.). Но в этом нет никакой тавтологии, так как описание через пространство-время есть единственно возможный для нашего разума способ описать физический мир вообще. И проявление материи через пространство-время, описание материи через пространственно-временные величины и есть физика.

Поэтому когда я говорю, что пространство и время не являются физической реальностью, а есть конструкт нашего разума, и когда я говорю, что пространство и время есть гравитационно-инерционное поле - в этом нет никакого противоречия. За физическими свойствами пространства-времени стоит гравитация и инерция, но это уже не просто гравитационно-инерционное поле, а поле, встроенное в этот особый конструкт нашего разума - пространство и время. И поэтому описывая геометрические свойства пространства и времени - мы описываем гравитационное поле.

Тайна пространства и времени раскрыта (9)

Вопросы. Вопросы, конечно, возникают. Например, задали такой вопрос: "Зачем тогда преодолевать космонавтам пространство для посещения альфацентавры? Надо альфацентавру создать вокруг космонавта. 3D анимация". То есть товарищ, видимо, понял мое утверждение о том, что пространство-время - это конструкт нашего разума, в том смысле, что пространство-время - это нечто вроде галлюцинации. Нет, это не галлюцинация. И даже не 3D-анимация (хотя это уже ближе). У пространства-времени есть вполне определенная физическая основа, причина - гравитационно-инерционное поле. Поэтому физические "свойства" этого пространства-времени задаем не мы, не наш разум. Наш разум лишь превращает свойства гравитационно-инерционного поля в представление о пространстве-времени, и это представление уже наделяется нашим разумом математическими свойствами. То есть как какой-то отдельной физической реальности пространства-времени не существует. Пространство-время просто подменяет нам объективные свойства физического мира - гравитационно-инерционные свойства, и мы встраиваем в это представление - обладающее объективными свойствами - свои математические представления.

Поэтому, строго говоря, для того, чтобы достичь Альфацентавру, космонавтам нужно преодолеть не пространство, а гравитацию. Движение к Альфацентавре есть просто изменение состояния системы отсчета, связанной с космическим кораблем, в гравитационно-инерционном поле. Но чтобы ОПИСАТЬ это гравитационно-инерционное поле, нам нужна математика. И математическое описание гравитационно-инерционного поля уже происходит через пространственно-временные величины - координаты, время, скорость, ускорение и т.д. Таким образом, изменение состояния гравитационно-инерционного поля уже описывается физикой через представление о пространстве-времени, как перемещение в некоем "пространстве". И это пространство уже обладает всеми математическими свойствами, которыми обладает математическое представление о пространстве, содержащееся в нашем разуме.

Или вот дамочка какая-нибудь может задать такой вопрос: "Это что же получается! Получается, что мои прекрасные сисечки 32 размера - это только конструкт нашего разума? Безобразие!"

Конечно, сисечки - вполне реальны. И даже очень себе ничего. Но вот представление о размерчике - это уже представление математическое. С точки зрения физики, сиськи - это масса и форма. И больше ничего. То есть масса и пространственные размеры. Поэтому эти размеры уже задаются в качестве физической величины гравитационным-инерционным полем. Как и все существование сисичек в качестве физического объекта. Ну, скажем, что сисечки лежат себе спокойно, свисая вниз - это ведь действие силы тяжести. То есть гравитации. Сисечки устремлены к гравитационному центру Земли, и поэтому они лежат спокойно под бюстгальтером 32-го размера. Если бы не было гравитационного поля - сисечки скакали бы в разные стороны, вращались и все время прыгали. А так они лежат себе спокойно. Только иногда подергиваясь во время ходьбы. Под действием силы инерции. То есть все физическое существование и движение сисек полностью определяется и задается законами гравитации и инерции. Законами Ньютона, законом тяготения, законами относительного движения. И если, например, дамочку запустить в космос с околосветовой скоростью, то и размерчик начнет меняться - так как при больших скоростях меняется метрика пространства-времени.

То есть я это к чему? Нет, конечно, пространственные размеры и время не являются каким-то обманом или иллюзией. И мы можем их измерять. Но весь вопрос, что мы измеряем, когда измеряем размеры, расстояния и время. А измеряем мы гравитационно-инерционное поле. Потому что все геометрические и математические свойства пространства-времени задаются гравитационно-инерционным полем. Ну, например, если вы положите какой-то предмет на весы, то по количеству делений на шкале вы сможете определить массу (вес). Но эти пространственные деления на шкале только отображают нам величину массы. Вот примерно так же и все пространственные размеры, метрика пространства, есть только отображение свойств гравитационно-инерционного поля. Никакого самостоятельного физического смысла они не имеют.

Тайна пространства и времени раскрыта (10)

И вот здесь мы подошли к еще одной интересной проблеме, которая находится где-то на стыке философии и физики - проблеме т.н. "Антропного принципа". Суть этой проблемы, если вкратце, состоит в следующем. Как известно, в физике очень важную роль играют мировые константы. Так вот, проблема в том, что, во-первых, непонятно, откуда берутся эти константы - то есть почему, скажем, скорость света или гравитационная постоянная или константа Планка имеют именно такие величины. Но главное не в этом. Главное, что, во-вторых, так получается, что эти мировые константы "подобраны" именно таким образом, что только при таких их значениях стала возможна разумная жизнь на планете Земля. То есть если бы, скажем, какая-то константа имела бы другое значение (или если бы пространство имело больше трех измерений - а это вполне возможно, с точки зрения современной физики) - Вселенная была бы другой, она была бы устроена иначе, и в такой Вселенной разумная человеческая жизнь на планете Земля была бы уже невозможна.

Понятно, что проблема это тоже уже не чисто физическая, но и философская. И физики тут либо молчат как рыбы об лед, либо несут какую-то ахинею. Это беда современной физики, что люди, занимающиеся физикой (особенно евреи), имеют очень слабую философскую подготовку. А потому им часто не хватает чисто философского европейского образования и мышления. И иногда это выходит боком и для науки - ведь если бы физики могли более ясно мыслить философски, в традициях европейской мысли, они бы никогда не приняли ОТО Эйнштейна. Ну, по крайней мере, не приняли бы ее в нынешней интерпретации - как теорию, которая якобы объясняет природу гравитации. Почему - я уже подробно объяснил: ничего более дикого, чем представлять искривление пространства и времени в качестве ПРИЧИНЫ гравитационного поля, невозможно придумать. Если бы физики понимали, что пространство-время - это наполовину конструкт нашего разума, реальность математическая, то они бы ясно понимали, что объяснять природу какой-то физической силы изменением этой реальности - полнейший идиотизм. Или просто шарлатанство.

Так вот, что касается антропного принципа. Иногда его формулируют следующим образом (формулировка Джона Вилера): Наблюдатели необходимы для обретения Вселенной бытия (Observers are necessary to bring the Universe into being). То есть для того, чтобы существовала Вселенная, ей обязательно нужен наблюдатель, наделенный разумом.

Но в свете всего изложенного мною относительно пространства-времени эта проблема приобретает если не разрешение, то хотя бы понимание, откуда и почему она берется. Ведь кто такой наблюдатель? Это система отсчета. То есть определенность пространства-времени относительно какого-то физического тела - тела человека, наделенного при этом еще и разумом. И человек как наблюдатель, конечно, уже не просто наблюдает то, какова природа и Вселенная - он эту Вселенную преобразует в соответствии со своим разумом. И это преобразование начинается уже с конструирования самой реальности пространства и времени. То, как мы мыслим пространство и время - это уже не сама природа, какова она есть "сама-по-себе". Это уже природа, данная нашему разуму, и уже преобразованная в соответствии с природой самого этого разума. В частности, это уже природа, в которой есть числа и величины.

Физики очень редко задумываются о том, а почему мы вообще можем что-то измерять, вычислять, применять математические представления и формулы для описания природы и природных явлений. Ведь ясно, что в самой природе никаких чисел и формул нет. Ну, если только не исповедовать какой-нибудь пантеизм, и не предположить, что вся природа наделена разумом - от электрона до капельки воды. Но в природе нет разума, и в ней нет чисел и математики. Все это привносит в природу сам человек. И только человек делает природу и весь окружающий его мир, всю Вселенную, "разумными" - то есть подчиняющимися числам, формулам и законам.

Для философии мысль эта банальная. Да и самый тупой ботан-физик вполне может понять, что, например, никаких цветов и красок в природе как таковой не существует. В природе есть то, что мы называем электромагнитным полем, и все многообразие цветов связано с тем, что электромагнитные волны разной длины наш глаз, наша психика и наш разум окрашивают в разные цвета. И примерно так же человеческий разум "окрашивает" природу в одеяние чисел, формул, геометрических представлений и алгебраических величин. Это человек делает природу "разумной".

Отсюда понятно, что во всем, абсолютно во всем, что мы можем узнать или познать о природе, уже присутствует человек со своим разумом. Человек не может познавать природу так, как будто его нет. И он не может что-то познавать так, как будто у него нет разума. А значит, вся картина Вселенной - в том числе физическая - уже содержит элементы человеческого разума.

И в такой ситуации мировые константы, видимо, выступают в качестве "узлов", которые перекидывают мостик между человеческим разумом и природой. Они возникают в теории потому, что теория эта - человеческая. И поэтому для теоретической физики нужны определенные "настройки", позволяющие перекинуть мостики между человеческим разумом и природой. Ведь мировые константы - это тоже числа, величины. И спрашивать, почему в природе существуют именно такие числа, ничуть не лучше, чем спрашивать, почему в природе вообще существуют числа. Чисел (и констант) в самой природе нет. Числа есть в нашем разуме. Поэтому и мировые константы - это уже не сама природа, а природа, данная нашему разуму.

И по той же причине, очевидно, эти величины оказываются таковыми, чтобы стала возможна разумная жизнь. Разум, изучающий природу, уже существует, и эта природа автоматически будет именно таковой, чтобы она была совместима с разумом - так как этот разум и есть то, относительно чего происходит определение природы в теоретической физике.

В общем, ботаны тут снова путают причину со следствием. Это не природа с константами таковы, чтобы была возможна разумная жизнь. Это наш разум таков, что природа, определенная в отношении разума, уже обязательно должна быть совместима с этим разумом - так как разум и конструирует эту Вселенную в теоретической физике, диктуя ей свои законы и представления.