Важнейшей задачей науки на всех этапах её развития является изучение мироздания. При этом человека интересуют законы природы не только в масштабе среды его обитания, а также законы микромира и законы Вселенной. Человек всегда пытался понять и осмыслить принципы, управляющие Вселенной.
На каждом историческом периоде картина мироздания определялась взглядами тех или иных выдающихся мыслителей – Аристотеля, Ньютона, Эйнштейна и др.
В силу того, что картина мира не носит завершенный характер, всегда предпринимались попытки рассмотрения общепринятых научных положений с альтернативных точек зрения.
Большой резонанс в научной среде произвёл сформулированный в 1896 году принцип Маха. Мысли, высказанные Махом, произвели сильное впечатление на Эйнштейна и повлияли на его взгляды при разработке теории относительности.
Принцип Маха ― утверждения, охватывающие три вида вопросов:
1. Существование пространства и времени неразрывно связано с существованием физических тел. Удаление всех физических тел прекращает существование пространства и времени.
2. Причиной существования инерциальных систем отсчёта является наличие далёких космических масс.
3. Инертные свойства каждого физического тела определяются всеми остальными физическими телами во Вселенной и зависят от их расположения.
Следует отметить, что эти утверждения более напоминают некие убеждения человека, характеризующие его систему мировоззрения, нежели положения научной теории. Они сформулированы очень обтекаемо и неконкретно, что допускает различное их понимание и толкование. Отсутствие точной математической формулировки этих утверждений выводит их из области точных наук в сферу философии. Разумеется, это никоим образом не принижает значимость вопросов, затрагиваемых в принципе Маха.
Однако обсуждение этих утверждений осложняется тем, что из приведенной формулировки не ясно, что понимается под термином «пространство»? Что собой представляют физические тела, какова их природа, как они взаимодействуют между собой? Какая предполагается скорость передачи взаимодействий между телами. Имеется ли в виду мгновенная скорость передачи воздействий или она имеет ограниченное значение?
За рамками утверждения остаётся вопрос – что же такое материальное тело? Не следует думать, что ответ на этот вопрос интуитивно понятен. Что имеется в виду, когда говорится об удалении всех тел из пространства? Как происходит процесс появления тел в пространстве? Участвует ли в этом процессе пространство или нет?
По причине отсутствия формализованного описания принципа Маха, его обсуждение подобно тому, как толочь воду в ступе.
Тем не менее, считаю возможным высказать свою точку зрения относительно утверждений, составляющих принцип Маха.
В данной публикации я не буду затрагивать вопрос трактовки понятия «время», который был подробно рассмотрен на канале в части 5 (например, в публикации «Часть 5.5. Существует ли Время? Что же мы измеряем часами?»). Более того, я считаю некорректным сваливать в одну кучу пространство и время, которые являются совершенно различными понятиями.
1. Существование пространства и времени неразрывно связано с существованием физических тел. Удаление всех физических тел прекращает существование пространства и времени.
Этот утверждение подразумевает, что пространство является абстрактным понятием, определяемым множеством физических тел. Такое понимание пространства как некого хранилища физических тел, как условной системы координат, является характерным подходом при математическом рассмотрении физических явлений. Но соответствует ли такое понимание реальной физической картине? Уверен, что нет.
В первой части утверждения отмечается, что пространство неразрывно связано с физическим телом. Эта взаимосвязь не вызывает сомнений. Но при этом в утверждении подразумевается, что тело всё-таки первично по отношению к пространству. Лишь после появления тела можно говорить о пространстве. Пространство является следствием появления тела. При этом сразу возникает вопрос – достаточно ли наличия одного тела для того, чтобы можно было говорить о существовании пространства? Или требуется какое-то множество тел? В принципе Маха этот вопрос не обсуждается. С математической точки зрения наличие одной материальной точки, или даже сферы, не позволяет описать положение и движение этого объекта. Этот вопрос я рассматриваю в публикации «Можно ли отличить движение от покоя?». В этой публикации я привожу вывод, что математика с её абстрактными образами и методами является плохим помощником в процессе понимания природы. Физика и математика смотрят на мир совершенно разными глазами.
Я полностью согласен с утверждением, что пространство неразрывно связано с материальным телом. Но я убеждён, что пространство первично по отношению к материальному телу. Поэтому, с моей точки зрения, правильнее говорить, что материальное тело неразрывно связано с пространством. Более того, существование материального тела связано с пространством и определяется пространством. Это обусловлено тем, что материальные тела можно представить как деформацию пространства, результат его искривления. Этот вопрос я обсуждаю в публикации «Часть 2.3. Что такое Материя?».
Следовательно, нельзя утверждать, что пространство исчезает при исчезновении тел. Пространство является той реальной материальной средой, которая существует всегда. В этой среде возникают и исчезают тела в результате деформаций пространства. Существование пространства не обусловлено наличием в нем физических тел, не зависит от количества и вида деформаций и искривлений.
Рассматривая пространство как реальную физическую среду, можно говорить о том, что оно имеет свою структуру, свойства и характеристики, не зависящие от наличия в нем деформаций, от наличия в нем материальных тел.
Я хочу обратить внимание на некоторые тонкости формулировки первого утверждения принципа Маха. Это утверждение выглядит обоснованным и логичным. Но эта видимость создаётся только за счет игры слов.
Для пояснения своей мысли я хочу привести отрывок из произведения Лермонтова «Герой нашего времени». В нем содержится пример того, как система логических рассуждений и выводов зависит от нюансов построения утверждений.
«Нет ничего парадоксальнее женского ума; женщин трудно убедить в чем-нибудь, надо их довести до того, чтоб они убедили себя сами; порядок доказательств, которыми они уничтожают свои предупреждения, очень оригинален; чтоб выучиться их диалектике, надо опрокинуть в уме своем все школьные правила логики.
Например, способ обыкновенный:
Этот человек любит меня, но я замужем: следовательно, не должна его любить.
Способ женский:
Я не должна его любить, ибо я замужем; но он меня любит, - следовательно...
Тут несколько точек, ибо рассудок уже ничего не говорит, а говорят большею частью: язык, глаза и вслед за ними сердце, если оно имеется.»
В этом примере наглядно показано, как незначительная перестановка логических утверждений кардинально изменяет итоговые выводы. Это позволяет с помощью незаметных манипуляций создать видимость логической обоснованности требуемых выводов.
Этот приём применён и в формулировке рассматриваемого утверждения Маха. То, что физические тела и пространство взаимосвязаны, не вызывает сомнений. Но если слово «взаимосвязаны» заменить на «связаны», то утверждение приобретает различные смысловые нюансы в зависимости от порядка следования фраз.
Утверждение «Существование пространства связано с существованием физических тел» подразумевает первичность физических тел и зависимость пространства от этих тел. В этом случае вторая часть утверждения логично вытекает из первой части - «Удаление всех физических тел прекращает существование пространства».
Если же рассматриваемое утверждение Маха сформулировать несколько иначе, изменив только порядок следования фраз, то оно приобретет абсолютно иной смысл. «Существование физических тел неразрывно связано с существованием пространства». На первый взгляд смысл утверждения не изменился. Но теперь из этого утверждения неявно следует, что существование физических тел зависит от пространства. Поэтому уже совсем не является очевидным вторая часть утверждения о том, при удалении тел пространство исчезает.
Так тонкое манипулирование фразами в первом утверждении принципа Маха позволяет создать видимость обоснованности очень спорного утверждения.
Так что же является истиной? Вопрос о первичности пространства или материи определяется мировоззрением каждого человека.
Я полагаю, что первично пространство, являющееся фундаментальной физической средой. Материя же является порождением пространства, представляя собой его деформацию.
Принцип Маха и подобные точки зрения не вносят ясности в понимание природы. Они не объясняют ни природу материи, ни природу пространства, считая его абстрактным понятием. Природа же не терпит ни пустоты, ни абстрактности.
В итоге отмечу, что в пустом пространстве могут быть проблемы с выбором системы отсчета, с выбором масштаба, и т.п. Но это надуманные проблемы, решение которых не представляет даже теоретического интереса. Принципиальный вопрос может формулироваться иначе – пространство является непрерывным или дискретным? Ответ на него совсем не очевиден, но очень важен для построения реальной физической картины мира. Поэтому картину мироздания следует строить исходя из понимания пространства как материальной физической среды.
С моей точки зрения первое утверждение принципа Маха является попыткой подменить рассмотрение физической сути Природы рассмотрением математических абстракций.
В следующей публикации будут рассмотрены оставшиеся утверждения принципа Маха.
