Методические материалы, статьи

Что в мире относительно?

В.А. Фок
Один из крупнейших физиков-теоретиков советской эпохи Владимир Александрович Фок (1898 — 1974) оставил историкам философскую загадку. Ее можно обнаружить в последних строках введения к его фундаментальной монографии по теории гравитации:

«Общефилософская сторона наших взглядов на теорию пространства, времени и тяготения сложилась под влиянием философии диалектического материализма, в особенности же под влиянием книги Ленина «Материализм и эмпириокритицизм». Учение диалектического материализма помогло нам критически подойти к точке зрения Эйнштейна на созданную им теорию и заново ее осмыслить. Оно помогло нам также правильно понять и истолковать полученные нами новые результаты. Мы хотели бы здесь это констатировать, хотя в явной форме философские вопросы в этой книге и не затрагиваются».

Что это? Вынужденная дань официальной идеологии за право заниматься любимым делом? Инерция страха? Привычная демонстрация верноподданности?

Такое может предположить только тот, кто совсем не знает биографию Фока, не знает о его честности и отваге. Не знает, как в кровавом тридцать седьмом году, чудом выскользнув из ежовых рукавиц НКВД, Фок защищал советскую физику от невежества в марксистском облачении. Как в 1947 году он решился написать письмо Сталину в защиту опального Капицы. А в 1948 году в официальном — отрицательном — отзыве о работе, выдвинутой на Сталинскую премию, пунктуально сопоставлял ее с работой «врага народа», — и сопоставление это было по всем статьям в пользу «врага народа», сгинувшего в том же тридцать седьмом. Как в начале пятидесятых годов Фок защищал имя академика Мандельштама от «марксистского» невежества и заодно от государственного антисемитизма. Как, наконец, упрямо, в одиночку, два десятилетия — до конца жизни — он отстаивал свою точку зрения на теорию гравитации Эйнштейна.

Помимо всего этого, монография Фока вышла в 1955 году, когда уже наступила идеологическая оттепель.

А загадочную фразу он сохранил и в переиздании 1961 года, и в английском переводе 1964-го.

Итак: что физику с мировым именем диамат и священное писание его — книга Ленина об эмпириокритицизме?

Инакомыслящий эйнштейнианец
После того как Эйнштейн в 1915 году завершил свою Общую теорию относительности (ОТО) и в 1917 году — на ее основе — предложил первую космологическую модель, важнейшие события в теории гравитации в течение двух десятилетий происходили в России, тогда отнюдь не великой физической державе.

Ко всем этим событиям — так или иначе — был причастен Фок. Знаменитую статью своего учителя А.А. Фридмана — о расширении Вселенной — Фок прочитал в 1922 году в рукописи и по просьбе автора перевел ее на немецкий язык для публикации в тогдашнем главном физическом журнале. Фок разработал способ описания квантовых частиц в ОТО (1929) и оппонировал диссертации М.П. Бронштейна, в которой впервые глубоко исследовалось квантование самой гравитации (1935). Фок, независимо от Эйнштейна и математически корректнее, решил задачу о планетном движении в ОТО (1939). Наконец, Фок — автор первой советской монографии по эйнштейновской теории гравитации (1955).

И тем не менее в своем понимании этой теории Фок расходился с большинством своих коллег и стойко разъяснял свою позицию последние двадцать лет своей жизни.

Не углубляясь в историко-научные и физико-математические детали, кратко обрисую суть его «диссидентских» воззрений. И начну с того, что Фок не признавал два принципа, которые сам Эйнштейн и другие вслед за ним называли основополагающими, — Принцип общей относительности и Принцип эквивалентности. Соответственно, Фок не принимал и традиционное название теории. В эйнштейновской теории гравитации 1915 года он не видел никакой более общей относительности, чем та, которая имеется в «простой» (частной) теории относительности 1905 года.

1) В фундамент Частной теории относительности — ЧТО — Эйнштейн положил незадолго до того обнаруженный физический факт, что скорость света, в отличие от всех других скоростей, известных науке, не зависит ни от движения источника света, ни от движения наблюдателя. Последовательный учет этого факта привел к наиболее парадоксальному выводу: что, казалось бы, принципиально разные понятия — пространство и время, должны быть соединены в единое пространство-время. До того наука и техника обходились без этого странного понятия только потому, что скорость света очень велика, или — другими словами — потому, что скорости, с которыми люди имели дело, были очень малы по сравнению со скоростью света. В мире, где постоянство скорости света принимается всерьез, линейки и хронометры оказываются глубоко родственными приборами, и на смену геометрии приходит хроногеометрия. На русском языке можно многозначительно записать: ЧТО = ГДЕ + КОГДА.

С самого начала ЧТО включала в себя электромагнитные взаимодействия — главные взаимодействия в физике начала века. Эйнштейн «просто» расширил власть галилеевского принципа относительности — равноправие всех инерциальных (попросту говоря, свободно движущихся) систем отсчета координат — с механических явлений на электромагнитные (к которым относятся и свет, и его скорость).

Гравитационные явления при всем их практическом значении оставались, однако, старомодным ньютоновским всемирным тяготением и вопиющим образом противоречили существованию предельной скорости. С этим противоречием Эйнштейну удалось справиться только после восьмилетних усилий — в своей теории 1915 года, в которой он соединил теорию относительности и ньютоновское всемирное тяготение. За это соединение пришлось уплатить отказом от понятия инерциальной системы отсчета и переходом от многовековой, «школьной», евклидовой геометрии к геометрии новой, неевклидовой, «университетской». В этой новой геометрии свойства пространства (кривизна) могут меняться от точки к точке, и эйнштейновская теория гравитации установила зависимость кривизны от того, что в каждой точке пространства происходит.

На геометрическом языке Частную теорию относительности можно сопоставить с парой одинаковых плоских безграничных листов, наложенных друг на друга, — они могут скользить друг по другу в любом направлении. Если же наложить друг на друга одинаковые искривленные (с разрешения Эйнштейна) поверхности, то в некоторых случаях — если взять, например, две одинаковые тарелки — какой-то вид скольжения возможен, в нашем примере — вращательное. Однако в общем случае — хотя бы если наши тарелки рифленые — никакое скольжение невозможно.

Поэтому Фок и считал, что в «Общей теории относительности» не больше, а меньше относительности, чем в ЧТО.

В мучительном процессе создания своей теории Эйнштейн действительно опирался на соображение о некой «общей относительности всех — а не только инерциальных — систем отсчета». Но в построенной теории, как был убежден Фок, от этой общей относительности ничего не осталось. В знак почтения к творческим мукам Эйнштейна можно было бы и сохранить первоначальное название, данное создателем теории. В повседневной жизни нас окружают подобные знаки почтения к истории. К примеру, москвичей, да и гостей столицы не смущает, что в месте, называемом «Никитские ворота», нет этих ворот, и вовсе не каждый знает, что это были за ворота. Но, как считал Фок, в науке, где определенность слов гораздо важнее, чем в городской географии, лучше употреблять осмысленные названия. Например, «эйнштейновская теория гравитации», хотя Фок предпочитал более содержательное — «теория пространства, времени и тяготения», поскольку Эйнштейн в своей теории связал эти три понятия в единое целое.

2) Другим историческим пережитком восьмилетних творческих мук Эйнштейна Фок считал так называемый Принцип эквивалентности. В основе этого придуманного Эйнштейном принципа лежал фундаментальный физический факт, открытый еще Галилеем. Наблюдая за падением различных шаров с высокой башни, Галилей обнаружил, что если исключить влияние воздуха, время падения не зависит от материала и веса шара. Этот факт, означающий эквивалентность инертной массы и гравитационной, Эйнштейн сформулировал как эквивалентность гравитационного поля и ускоренного движения системы отсчета. Знаменитая наглядная форма этого принципа утверждает, что ход явлений в ускоренно движущемся лифте при отсутствии гравитации эквивалентен — не отличим от — ситуации в покоящемся лифте при наличии гравитации или, в более драматической формулировке, в свободно падающем лифте незаметно действие гравитационного поля. Принцип эквивалентности послужил Эйнштейну полезным инструментом при построении теории гравитации, но в уже созданной теории, как считал Фок, для принципа эквивалентности, по существу, места нет, он «растворился» в построенной теории.

3) Следующее отличие фоковского понимания эйнштейновской теории касается выбора системы координат. Фок подчеркивал, что хотя в принципе допустимы любые координаты, для решения конкретной физической задачи, кроме основных законов гравитации, необходимо выбрать какую-то определенную систему координат. И, более того, он считал, что существует некий вполне определенный класс систем координат, который имеет преимущественное — выделенное — значение, сходное с тем, каким обладают инерциальные системы отсчета в классической механике и в ЧТО.

4) И наконец, на первый взгляд не связанное с предыдущим, крайне скептическое отношение Фока к возможности космологии. Он считал, что понятие «Вселенная в целом» или «пространство-время в целом» не имеет права на существование в физике.

Не следует преувеличивать расхождение Фока с коллегами. Оно не касалось рабочего аппарата теории и решения конкретных задач. А расхождения в понимании и интерпретации коллега-прагматик мог бы заклеймить презрительным словцом из арсенала Ландау — «филология».

Но не стоит и преуменьшать это расхождение. Оно начинало действовать, когда речь шла о возможностях теории, о том, какие задачи ей под силу в принципе. А для самого Фока достаточно было собственной потребности устранить неясности и двусмысленности в основаниях теории, чтобы считать важными перечисленные отличия его позиции.

Помимо собственно научных аргументов, в дискуссиях Фока с коллегами незримо участвовала и советская история, знавшая и борьбу с «реакционным эйнштейнианством». Фок был главным и успешным защитником «эйнштейнианства» против цепных псов государственной идеологии. И тем не менее коллегам Фока трудно давались его выводы — в сущности вторичные, социально-психологические. Такие, например, что гениальный создатель теории Эйнштейн не вполне понимал результат своего творения или что исторически закрепившееся название «Общая теория относительности» не отражает сути теории.

Что можно сказать об указанных четырех пунктах Фока «с позиции физико-математической вечности», отвлекаясь от преходящих социальных завихрений?

Если прошедшие после смерти Фока четверть века считать временем, достаточно близким к вечности, а себя уполномочить говорить от ее имени, то первые два пункта вполне можно объявить бесспорными. Удивительнее то, что их оспаривали. Впрочем, по этим пунктам у Фока и раньше были авторитетные единомышленники на Западе (например, автор капитальных работ по теории гравитации Джон Синг).

Вряд ли, однако, сейчас найдешь серьезного союзника Фока в его отношении к космологии.

Третий — координатный — пункт расхождений касается слишком специальных деталей теории, чтобы его сейчас обсуждать, а специалисты в зависимости от их специализации скорее всего разошлись бы во мнениях.

Нам здесь, однако, важен не столько приговор истории по поводу всех этих пунктов, сколько то, какой вклад могло внести «учение диалектического материализма» в их физико-математическое содержание.

В своих публикациях Фок подробно обосновывает первые три пункта математическими и физическими доводами без каких-либо ссылок на философию. Такая ссылка у него появляется только для обоснования последнего — антикосмологического — пункта: «…вводить в рассмотрение всю Вселенную представляется нам невозможным по гносеологическим соображениям»; «неправильно видеть в решении (Фридмана) какую-то «модель мира в целом»: такая точка зрения представляется неудовлетворительной в философском отношении».

Расшифровки своих гносеологических, философских соображений Фок не дает, однако их никак не сведешь к диамату. Книга Ленина «Материализм и эмпириокритицизм» написана за десять лет до рождения физической космологии. А современники Фока, которые считали себя оперуполномоченными диалектического материализма, главный криминал релятивистской космологии видели в одном ее конкретном выводе: что Вселенная могла иметь начало во времени. Этот вывод они заклеймили «поповщиной», и все тут.

Фок же считал неприемлемой саму неограниченную экстраполяцию:

«Самая применимость уравнений Эйнштейна в их классическом виде к таким огромным [метагалактическим] пространствам не является столь бесспорной, как их применимость в более ограниченных масштабах. Не исключено, что для космических масштабов эти уравнения потребуют изменения или обобщения».

Хотя космологическую теорию Фридмана Фок называет «важным шагом в изучении пространств космических масштабов», объясняющим несомненный факт разбегания галактик, но считает ее пригодной не более чем для описания «ограниченного числа галактик». И, соответственно, очень ограниченное место уделяет космологии Фок в своих трудах.

В этом виноваты не постулаты диалектического материализма, а личные соображения Фока, особенности его собственного мировосприятия и собственного научного опыта.

Первое исследование Фока в области собственно теории гравитации «О движении конечных масс в общей теории относительности» опубликовано в 1939 году. Как видим, тогда он еще не взбунтовался против эйнштейновского названия теории. Но во введении объяснил различие своей и эйнштейновской точек зрения «на всю общую теорию относительности». Для Фока это прежде всего теория гравитации, которая должна применяться «к явлениям астрономического масштаба», но не имеет «ничего общего с проблемой структуры элементарных частиц и вообще с проблемами атомного масштаба». А Эйнштейн тогда еще надеялся, что дальнейшее обобщение Общей теории относительности проникнет в микромир.

«Достаточно убедительным» доводом в пользу своей точки зрения Фок назвал «колоссальные успехи квантовой механики за истекшие 10-15 лет при полном неуспехе сделанных за то же время попыток Эйнштейна объяснить элементарные частицы при помощи единой теории поля».

Это, однако, не меняло отношения Фока к самой эйнштейновской теории:

«С тем большим основанием следует преклониться перед гениальным созданием Эйнштейна — его теорией тяготения, столь богатой физическим содержанием, несмотря на ее кажущуюся абстрактность. Мы надеемся, что и настоящая наша работа будет способствовать раскрытию физического содержания этой замечательной теории».

Но из этого содержания Фок вычитает космологию:

«Рассмотренная нами физическая задача не имеет никакого отношения к так называемой космологической проблеме… Нам представляется, что при современном состоянии наших знаний всякая попытка рассматривать Вселенную в целом неизбежно должна носить спекулятивный характер».

Таким был исходный пункт в формировании позиции Фока по отношению к теории гравитации.

Диалектическое знакомство с диаматом
Диалектический материализм Фок открыл для себя в начале тридцатых годов. В 1932 году Фок, по свидетельству одного его студента, читал «Материализм и эмпириокритицизм», делился с ним своими впечатлениями и при этом сожалел, что книге Ленина придается полицейский смысл. Похоже, Фок открыл эту книгу вынужденно, следуя народной мудрости «с волками жить — по-волчьи выть», чтобы узнать, что такое диамат и как с ним бороться.

На рубеже двадцатых — тридцатых годов сталинский «Великий перелом» обозначил переход к построению развитого тоталитарного социализма. После этого марксистская философия из частного для физика дела превратилась в «оружие пролетариата». И за это оружие схватились противники новой физики, отставшие от корабля науки.

Физики на борту этого корабля заметили претензии диамата определять курс. В конце 1931 года Я. И. Френкель публично заявил, что «теория диалектического материализма не является венцом человеческой мысли», а Л.Д. Ландау считал диамат «вредным для науки схоластическим учением».

Фок был одним из очень немногих физиков, кто сумел разглядеть духовную пищу в дежурном блюде партийной философии. Он не объяснил, что именно питательного он нашел в ленинской книге о материализме, но на его веку такие аксиомы не требовали разъяснений.

Положимся на разъяснение другого из этих немногих физиков, академика Е. Л. Фейнберга, также сумевшего найти в книге Ленина плодотворные мысли и сказавшего по поводу этой книги уже в послесоветское время, что она написана «дилетантом, но дилетантом гениальным».

Дилетанту легче было встать над схваткой — над идейной революцией, которая происходила в физике в первое десятилетие века. Тогда на смену электромагнитной картине мира шла, преодолевая научные и психологические препятствия, новая, квантово-релятивистская картина. Дилетанту легче было расставаться со старыми научными представлениями, чем физику-профессионалу, для которого эти представления были не просто привычны, они были воплощены в физико-математические структуры, с которыми физики успешно работали долгое время.

Но дилетанту требовалась гениальность, чтобы под напором сногсшибательных физических открытий на рубеже веков устоять на ногах и философски освоить возникшую ситуацию. Анализ понятия истины, взаимодействия субъекта и объекта познания в конкретных обстоятельствах, когда «материя исчезала и оставались одни уравнения», были, надо думать, главным философским уроком, который получали от книги Ленина те немногие физики, кто был предрасположен к философскому взгляду на науку. Они считали диалектическим материализмом не полицейские сочинения штатных диаматчиков с цитатами наперевес, а урок свободного философского анализа кризисной научной ситуации.

В начале двадцатого века освобождающий взгляд позитивизма — «чисто научной» философии — помог преодолеть вековую традицию механической картины мира, но по мере продвижения физики в квантово-релятивистском направлении выявлялась ограниченность и позитивистской позиции. Диалектический материализм открывал возможность преодоления границ позитивизма.

Те физики, для кого философский корм был «в коня», видели, что хотя Ленин по своему социальному положению был всего лишь партийным политиком, он каким-то образом умел «управлять теченьем мысли» и в сфере их собственных философско-физических интересов. И поэтому могли простить и грубости партийного слога этой книги, и ее заносы и ошибки, и даже то, что в руках штатных философов «теченье мысли» превращалось в толкучку слов, а то и в полицейскую дубинку. Творческие люди ценят труды других не за отсутствие недостатков, а за наличие достоинств.

В научно-социальной жизни Фока участвовали обе ипостаси марксистской философии — и полицейская, и творческая.

Участвовала в его жизни и совсем нефилософская полиция. Его арестовали 11 февраля 1937 года — в фазу сталинского террора, известную под именем «ежовщины», под конвоем доставили в Москву. Фоку неслыханно повезло: в результате энергичного заступничества П.Л. Капицы, спустя всего несколько дней после беседы с самим Ежовым, Фока освободили.

Вскоре после этого он со всей решительностью вмешался в «обсуждение основных натурфилософских установок современной физики», которое готовилось в Академии наук. Инициатором этого обсуждения и автором закавыченных слов был академик-электротехник В.Ф. Миткевич (1872 — 1951). Имея старорежимные натурфилософские установки и приобретя на склоне лет новорежимные политические навыки, он в январе 1937 года предложил руководству Академии организовать собрания для «борьбы за основы материалистического миропонимания и против физического идеализма». При этом в число противников диалектического материализма, помимо Тамма и Френкеля, он включил и Фока.

До того времени Фок не выражал публично своих философских взглядов, хотя мнение о (катастрофически низком) уровне трудов Миткевича высказал в рецензии 1934 года.

Незадолго до намеченного начала философской сессии Фок направил в Президиум АН заявление на семи страницах, где безо всякой деликатности указал, что статьи тех, кто «нападают на современную физику от имени советской философии», «вообще не содержат никаких аргументов научного или философского характера, а состоят частью из прямой ругани (трус, лжец, и т.п.), частью же из передержек, подмены понятий и прочих приемов, ничего общего с научной полемикой не имеющих».

Именно решительные выступления Фока предотвратили злокачественную дискуссию.

Фок писал тогда о желательности диалектико-материалистического анализа проблем новой физики и сам действовал в этом направлении: сохранилась его рукопись «Противоречит ли квантовая механика материализму?», датированная ноябрем 1937 года.

Занимаясь квантовой теорией, получив фундаментальные результаты и написав первый советский учебник квантовой механики, Фок размышлял и над ее философским статусом: «Начав, как и многие физики, с формального применения аппарата квантовой механики, я затем, особенно после 1935 года, стал много думать о принципиальных вопросах и в конце концов пришел к выводу, что формулировки Бора можно полностью освободить от свойственного им на первый взгляд позитивистского налета. (Упреки в позитивизме могут возникнуть, например, в результате смешения понятий «средство наблюдения» и «наблюдающий субъект» или понятий «регистрация того, что происходит» и «знание того, что происходит».)».

Эти слова дают понять, что ленинский урок диалектического материализма помогал Фоку философски осмысливать новую ситуацию в квантовой физике. Самое сильное в книге Ленина — освобождение понятия материального объекта от натурфилософских предвзятостей и связанный с этим анализ деятельности познающего субъекта, идущего к истине. К «абсолютной», к «объективной» истине — через последовательность относительных истин.

Но Фок не ограничился применением философского урока в новой ситуации, когда результат наблюдений над объектом впервые в истории физики оказался столь сильно связан с состоянием субъекта наблюдений — самого наблюдателя. Один и тот же объект — электрон — в одних обстоятельствах выглядел как сущая волна, а в других — как сущая частица.

Фок сделал то, что не под силу дилетанту в науке, хоть и гениальному дилетанту; он соединил новое научное знание со старым, обнаружил новое философское единство в здании физики, для чего здание это надо было хорошо знать.

Это единство воплотил его принцип относительности к средствам наблюдения.

Геннадий Горелик



См. также:
Самый удобный функционал в игровых автоматах
Преимущества онлайн-казино
Как заработать на игровых автоматах
Несколько советов по выбору интернет-казино
Как найти надежное интернет-казино
ПРОЕКТ
осуществляется
при поддержке

Окружной ресурсный центр информационных технологий (ОРЦИТ) СЗОУО г. Москвы Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования (АПКиППРО) АСКОН - разработчик САПР КОМПАС-3D. Группа компаний. Коломенский государственный педагогический институт (КГПИ) Информационные технологии в образовании. Международная конференция-выставка Издательский дом "СОЛОН-Пресс" Отраслевой фонд алгоритмов и программ ФГНУ "Государственный координационный центр информационных технологий" Еженедельник Издательского дома "1 сентября"  "Информатика" Московский  институт открытого образования (МИОО) Московский городской педагогический университет (МГПУ)
ГЛАВНАЯ
Участие вовсех направлениях олимпиады бесплатное
Радиатор Kermi FKV 12 500 500 Новый стандарт отопительной техники. Инновационной новинкой, применяемой стандартные технологические возможности производства, объединенные простым на первый взгляд, но очень уникальным смыслом, есть отопительные радиаторы Kermi Therm X2. Для устранения возникающего дефицита комфортности, в панельном радиаторе панели гидравлически соединены не параллельно, как обычно, а последовательно.

Номинант Примии Рунета 2007

Всероссийский Интернет-педсовет - 2005