<<
>>

Берлинский этап становления (завершения) ОТО.

Известно, что Эйнштейн верил в "старую" (мы назвали "старой" по аналогии со "старой квантовой механикой") ОТО — теорию тяготения Э-Г до июля 1915 г. Да-

лее, между июлем и октябрем, ой нашел возражения против нее, а окончательный вариант был им разработан между концом октября и 25 ноября 1915 г.

Берлинский этап становления ОТО знаменуется переходом от "старой" ОТО к окончательной ОТО, т.е отказа от теории Э-Г. Последний был обусловлен: ограниченной ковариантностью, которая не включала в себя равномерное движение, т.е. уравнения гравитационного поля могли быть ковариантны лишь относительно линейных преобразований (математический селектор), это во-первых; во-вторых, смещение перигелия Меркурия получалось вдвое меньше наблюдаемого (эмпирический селектор) и, в- третьих, полученное в октябре 1914 г. доказательство единственности гравитационного лангранжиана оказалось неверным (ошибочный результат как селектор). Значит, смена (или выбор) старого варианта теории тяготения (теория Э-Г) на окончательный ее вариант ОТО проходила под знаком преодоления названных нами в качестве "селекторов" трудностей принципиального характера, нашедшая отражение в четырех опубликованных друг за другом, с интервалом в одну неделю, ноябрьских статьях берлинского периода жизни и научной деятельности А.Эйнштейна. В этих статьях Эйнштейн продолжал, начатое совместно с Гроссманом, формальное исследование по поиску адекватного математического аппарата формирующейся ОТО.

В первой статье Эйнштейн предложил новый вариант своей теории, "основанной на постулате ковариантности всех систем уравнений относительно преобразований с определителем I". Таким образом, он вернулся к требованию более общей ковариантности уравнений гравитационного поля. Тем самым Эйнштейн сделал, если так выразиться, "обратный" по отношению к 1913 г. выбор математического формализма, отказавшись от гравитационных уравнений, инвариантных лишь относительно линейных преобразований — от плода совместного с Гроссманом труда.

Последнее

ограничение нашло в свое время математическое обоснование в ходе доказательства им единственности гравитационного лагранжиана (октябрь 1914 г.). В данной статье Эйнштейн, преодолев это свое заблуждение, сделал еще один шаг к правильной теории.

В процессе формального исследования он значительно упрощает те уравнения, которые получили совместно с Гроссманом, в том числе тензор Риччи (9). Так называемое унимодулярное преобразование расщепляет тензор Риччи на две части, каяедая из которых также является тензором:

(16)

На основании расщепления тензора Риччи Эйнштейн записал уравнение гравитационного поля:

ковариантное относительно локальных унимодулярных преобразований. Достоинством этого уравнения является то, что в предельном случае сла-бого статического поля из нее выводится закон Ньютона. В доказательстве этого вывода Эйнштейн "положил произвольно", иначе говоря, свободно выбрав систему отсчета:

dlvLl7d\v =0.

Далее, из (17) и (18) следует:

Из нее можно дедуктивно вывести в качестве предельного случая уравнение Ньютона-Пуассона.

Во второй статье Эйнштейн предложил, что уравнения должны удовлетворять выражению

4§= і.

но в то же время, они должны быть инвариантны относительно унимодулярных преобразований. Эйнштейн записал уравнение (17) в виде:

(21)

где произошло замещение расщепленного тензора полным тензором Рич-

чи — Rl1v. Однако потом было установлено, что в уравнении (16) составляющий тензор SL1V=0. т.е. как будто бы все остается на своих местах и вновь он приходит к уравнению (17), полученному неделю назад. На самом деле это не так. Из уравнения (20) и уравнения

V

/

(22)

следует, что Т=0. Иначе говоря, след TL1V- тензора энергии=импульса Т становится равным нулю для электромагнитных полей, но не для вещества.

Так как это приводит к парадоксу, для устранения которого Эйнштейн предложил "что молекулярные гравитационные поля являются существенной частью материи" , далее он рассматривает сумму, в которую в качестве слагаемых входят Т' и след электромагнитного поля. Тогда Т' может быть положительным даже при Т=0.

В третьей статье Эйнштейн сделал два крупных открытия: а) количественное объяснение прецессии перигелия Меркурия — без "... необходимости делать какие-либо предположения" ; при этом он получил значение,

равное (45+5)"; б) "Световой луч, проходящий вблизи поверхности Солнца, должен испытывать отклонения на угол 1,7" (вместо 0,85")".

Здесь не будем приводить все математические выкладки (они есть в учебниках), но заметим, что из уравнения для пустого пространства rLlv=0.

при условии VS4 с помощью приближенного метода Эйнштейну удалось получить выражение: 24тг3а2/Т2с2(1-е2)

для прецессии Меркурия за один оборот (а — большая полуось, Т-период обращения, е — эксцентриситет). Эта формула дает значение для прецессии перигелия Меркурия за столетие равное 43", что соответствует совре-менному наиболее точному — (43,11+0,45)".

Что касается второго крупного открытия, можно сказать, что Эйнштейн получил значение искривления световых лучей вдвое больше того, которое он вычислил в обзоре 1907 г. Для этого он подставил qLlv в выражение gLlvd\Lld\v=0 и затем обратился к помощи принципа Гюйгенса. Это предсказание теории впоследствии блестяще подтвердилось.

В четвертой статье Эйнштейн, наконец-то, пришел после долгого и упорного, полного драматизма, поиска (формального исследования) к основному уравнению ОТО:

R^v=-X(T-(l/2) g^vT).

Уравнение (23) можно преобразовать и получить тождественное ей уравнение:

R^v-(l/2)g^vR=-xT^v,

где Rl1v задается уравнением (9), a R=RLlvgLlv уравнения (24) соответствует структурам ранее нами упомянутых формальных гештальтов (10) и (15 и 15'), элементы которых замещены соответствующими математическими выражениями.

В упомянутом нами письме А.

Зоммерфельду от 28 ноября 1915 г. Эйнштейн отчасти показывает эвристический путь, приведший его к уравнению (24): "Уравнения гравитационного поля общековариантны. Если

(ik,lm) — тензор Кристоффеля четвертого ранга, то Glm= ^ gk\ik,lm) —

к J

симметричный тензор второго ранга. Уравнения гласят

Gun=-x(Tinr^gimJV|3Tap),

2 a,p

где ^ ga|3Tap — скаляр тензора энергии "материи", для которого в даль-

а,Р

нейшем я использую обозначение Т" . Далее он замечает, "что легко вводить эти общековариантные уравнения, но трудно понять, что они являются обобщениями уравнения Пуассона; нелегко также осознать, что они удовлетворяют законам сохранения" . Здесь же Эйнштейн предлагает теорию "замечательно упростить" путем выбора системы отсчета, предложив

= 1.

Тогда гравитационные уравнения принимают следующий вид:

Тогда гравитационные уравнения принимают следующий вид:

"Еще три года назад мы обсуждали с Гроссманом эти уравнения (без второго члена правой части), — вспоминает Эйнштейн цюрихский период поиска этого уравнения, — но тогда мы решили, что они не содержат ньютоновское приближение, что было ошибкой" . При этом он подчеркнул,

что "осознание" значения "родственного символа" Кристоффеля

дало ключ к решению проблемы ньютоновского приближения. В некотором смысле "принятое" в гибридных теориях (типа теории Э-Г) неправильное отождествление физических понятий с их математическим представлением в новой теории послужило причиной устойчивой иллюзии физической осмысленности псевдоуравнений гравитационного поля, ковари- антных относительно лишь линейных преобразований. Это касалось отождествления в теории Э-Г напряженностей поля тяготения с математиче-

1 ndgaT

скими величинами — /2 • Но как только Эйнштейн понял свое

дхр

заблуждение и нашел новый способ отождествления понятий напряженности поля в ОТО и ньютоновской теории, общековариантные уравнения ти-па (10") и соответствующий лангранжиан левой части приобрели опреде-

ленный физический смысл .

В поиске гравитационного уравнения ОТО Эйнштейн не воспользовался вариационным принципом в отличие от Гильберта .

Поэтому закон сохранения энергии и импульса выступает в качестве ограничения (селектора) теории. Если бы к этому времени он знал так называемые тождества Бьянки (так как левая часть преобразованного уравнения (24) удовлетворяет четырем тождествам Бьянки:

(RH'v-(l/2)g^v R); ,=0 , (25)

то получил бы закон сохранения энергии-импульса Т; "' =0 (26) почти автоматически из общей ковариантности уравнений (23) и (25) . Значит, уравнение (24) соответствует принципу сохранения энергии-импульса, т.е. одному из основных физических критериев выбора математической структуры для выражения теоретического закона. При этом ранее упомянутое

выражение *J~g = 1, играющее одну из основных ролей во втором и третьем статьях теперь уже выполняет функцию математического селектора, с помощью которого выбирается удобная система координат (выполняет подсобную функцию).

Если уж сравнить достигнутый результат (23) четвертой берлинской статьи Эйнштейна с результатом формального исследования цюрихского этапа ОТО, проведенного совместно с Гроссманом, в рамках их гибридной теории, то они как мы уже знаем из письма Эйнштейна к Зоммерфельду, пришли к уравнению (23), "только" без второго члена в правой части (-1/2 gLlvT). но при этом сделали неверное заключение, что оно не содержит ньютоновское приближение .

Почти одновременно с Эйнштейном Д. Гильберт "открыл" основное уравнение ОТО (24), идя к ней несколько иным путем . При выводе этого

уравнения он применил вариационный принцип, но в отличие от Лоренца и Эйнштейна, ранее применявших последний, записал его (уравнение) правильно. Таким образом, Гильберт продемонстрировал свое математическое преимущество перед физиками . Это преимущество у Гильберта по отношению к физическому содержанию становилось "недостатком": делало — изложение физических работ Гильберта "технически трудным" (А. Пайс), "уравнения настолько сложными, что он не смог их проверить" (О. Клейн), "излишне детализированным", "излишне усложненным", "недобросовестным по структуре" "изложением" "сверхчеловека" (математического гения — Д О.), скрывающего свой метод" (А.

Эйнштейн).

В селективной ситуации "Эйнштейн-Гильберт" надо согласиться с А. Пайсом: "Я считаю, что Эйнштейн — единоличный создатель физической теории (ОТО), в то время как получение ее фундаментальных уравнений следует поставить в заслугу как ему, так и Гильберту" .

Итак, "серия моих статей о тяготении — это цепь неверных шагов, которые, тем не менее, постепенно привели" Эйнштейна к статье 25 нояб-

ря 1915 г. — окончательному варианту ОТО — знаменитому уравнению (24), вывод, которого "ужасен" (Эйнштейн) .

Берлинский этап становления (завершения) ОТО является триумфальным финишем восьмилетних усилий и раздумий Эйнштейна над природой тяготения. В построении этой теории он проявил моцартовское начало в своем научном творчестве. "Выше всего он ставил естественность и простоту прекрасного. — Пишет Б. Хофман в своем исследовании творчества Эйнштейна. — Моцарт был его идеалом. Когда-то кто-то сказал ему, что Бетховен более великий композитор, Эйнштейн с этим не согласился. Он сказал, что музыка Бетховена создана, — продолжает Б. Хофман, — а вот музыка Моцарта настолько совершенна, что кажется, будто она всегда существовала во Вселенной и ожидала прихода Мастера, который бы ее открыл" . Не будет ошибкой, если сказать, что он сам олицетворял Мастера, обладающего "высшей музыкальностью мысли" (высказывание Эйнштейна по отношению к Н. Бору) в области познания Природы.

Философское мировоззрение А. Эйнштейна и становление ОТО . Мы уже не раз отмечали, что Эйнштейн всегда относился к философии серьезно. Но вместе с тем, его философское мировоззрение, на поверхностный взгляд, кажется довольно эклектичным и плюралистичным — разные исследователи научного творчества гениального физика, то и дело выдавали его за берклианца, махиста, кантианца, за сторонника конвенционализма, операционализма, стихийного материализма (чуть ли не за приверженца диалектического материализма) и т.п. Справедливо, однако, лишь то, что он по-настоящему был знаком с работами Демокрита, Платона, Аристотеля, Спинозы, Ламетри, Канта, Беркли, Юма, Маха, Рассела и др. По нашему глубокому убеждению, в них Эйнштейн искал и выбирал те философские идеи и принципы, которые помогли бы физику преодолеть трудности его собственной науки, а не махизм, кантианство или материализм. Хорошо известно, что он не разделял к примеру, махистскую позитивистскую философию, несмотря на глубокую симпатию к нему как ученому-механику . Не отдавая дани какой-либо одной из философских систем, Эйнштейн, будь эта субъективно-идеалистическая (берклеанство, махизм, конвенционализм, кантианство и т.д.) или материалистическая (и

реалистическая), тем не менее всегда был близок к естественнонаучному (стихийному, а не диалектическому) материализму (и реализму). "Вера в существование внешнего мира, независимого от воспринимающего субъекта, — пишет он, — лежит в основе всего естествознания... чувственное восприятие дает информацию об этом внешнем мире..." Отсюда не следует, что Эйнштейн был последовательным приверженцем материалистического учения (тем более, диалектико-материалистического — как многие пытались обосновать в эпоху господства марксистской идеологии), но в то же время можно утверждать лишь о его позитивном отношении к отдельным элементам материализма (и диалектики).

Возвращаясь к эйнштейновской симпатии субъективному идеализму (берклианству, махизму и т.д.), также нельзя говорить о нем, как принципиальном стороннике субъективного идеализма берклеанского, юмистско- го и кантианского толка, но, вместе с тем, в них Эйнштейна привлекали диалектические и гносеологические идеи и установки (в общем, элементы диалектики) . Поэтому он отбрасывал идеалистические идеи их философских систем, в том числе — их субъективистские концепции пространства и времени, агностицизм Юма , берклеанский принцип "существовать — значит быть воспринимаемым" и т.д., оставляя эвристические идеи, порывавшие с догматической гносеологией классической механики. Если же остановиться на субъективно-идеалистической системе юмистского толка, то в ней Эйнштейн обнаружил недогматическое, свежее истолкование причинности, которое позволило ему глубже и внимательнее отнестись к ней. При этом, согласно нашей марксистской выучке, как раньше мы привыкли писать, он "очистил эту диалектическую идею от идеалистической шелухи" — от юмовского агностицизма, утвсрждающсго. что "все в познании, что имеет эмпирическое происхождение, недостоверно" . У Юма последнее утверждение было направлено против крайнего эмпиризма лок-

ковского и берклианского толка, что немедленно Эйнштейном было "очищено" от агностицизма. Эта процедура привела его к следующему выводу, что наше знание о вещах внешнего мира "состоит исключительно из переработанного сырья, доставляемого нашими органами чувств" С учетом сказанного выше, "очищенный" от кажущейся самоочевидности принцип причинности, заимствованный Эйнштейном из философской системы Спинозы был принят им на вооружение в период создания релятивистской физики. Значит, Юм не одного Канта разбудил от "догматического сна", но и Эйнштейна, стимулировав у него критическое, непредвзятое отношение к любым положениям физики (пусть это касается причинности, пространства и времени, инерции и т.д.), поскольку все они не содержат абсолютной непреложной истины и оправданием их может быть только опыт.

Что касается эвристического влияния Канта на Эйнштейна, можно, в первую очередь, заметить кантовскую мысль о невозможности полностью вывести все знание из опыта, ибо он всегда неполон, незавершен. Стало быть, по Канту, часть знания не выводится из опыта, а является априорной. Доопытны, по Канту, представления о причинности, пространстве и времени и пр., но без них познавательная деятельность невозможна, так как они являются предпосылками всякого мышления, то, следовательно, достоверное знание основано на чистом мышлении, носит априорный характер. Если бы Эйнштейн воспринял в целом априоризм Канта, то он (априоризм) оказал бы "пагубное влияние на развитие научной мысли, перенеся некоторые фундаментальные понятия из области опыта, где они находятся под нашим контролем, на недосягаемые высоты априорности" , т.е. послужил бы тормозом, выполняя антиэвристическую функцию в формировании ОТО. Поэтому Эйнштейн не разделял кантовский априоризм, но в то же время, касаясь возникновения понятий, он иногда писал, что понятия, появляющиеся в процессе познания, с чисто логической точки зрения являются "свободными творениями разума", что сближало его с Кантом. Эта эйнштейновская точка зрения на происхождение научных понятий дает основание тем, кто пытаются увидеть в нем идеалиста конвенционального толка. Но такая оценка является преждевременной.

Сам Эйнштейн признавался, что идеи Канта он воспринял не сразу. Лишь гораздо позже ему стало понятно, то действительно ценное у Канта: "...Сущность идей Канта можно было бы сформулировать так: "Реальность не дана нам, а задана (так же, как задают загадки)". Очевидно, это означает следующее: понять то, что происходит вне нас можно с помощью построения понятий, значимость которых целиком основана на их под-

тверждении" . На наш взгляд, ему нравилась в кантовской гносеологии его идея априорных синтетических суждений, предполагающая в некотором роде умозрительное "изобретение" теоретических понятий — конструктов с помощью категорий рассудка. В этом построении, как известно, У Канта большую роль играет учение о "схематизме" чистых понятий рассудка, т.е. об априорной функции, посредством которой чувственный материал подводится под категорию. Безусловно, Эйнштейну импонировала кантов- ская идея конструирующей способности человеческого сознания, очищенная от априоризма, в отличие от механистического "копийного" отражения предшествующей гносеологии, отвергнутой великим философом.

Исходя из кантовской установки, что "реальность не дана нам, а задана (так же, как задают загадки)", свободу Эйнштейн интерпретировал весьма своеобразно. "Она не похожа на свободу человека, обязанного решать хорошо составленный кроссворд. Он, собственно говоря, может предложить любое слово в качестве решения, но только одно слово действительно решает кроссворд во всех его частях. То, что природа —в том виде, в котором она воспринимается нашими пятью чувствами, - принимает характер красивой загадки является делом убеждения" . Значит, Эйнштейн с термином "свобода" не связывает представление о субъективной произвольности умозрительных процедур создания теоретических конструктов и теоретических принципов. Здесь имеет принципиальное значение адекватный выбор "гештальта", "идеалов" и др. компонентов умозрительного исследования (и знания), представляющих для него угадывание слов в физическом "кроссворде". Для Канта в синтетических суждениях, связь между субъектом и предикатом нельзя получить посредством простого анализа понятия субъекта. В них предикат не выводится из субъекта, а соединяется (синтезируется) с субъектом. Стало быть, на наш взгляд, здесь возникает свобода выбора предиката, схожая с угадыванием слов в кроссворде или конструирующей способностью человеческого разума. Таким образом, термин "свобода" у Эйнштейна не означает, что законы науки представляют собой произвольные соглашения (он не конвенционалист в этом смысле), а необходимая составляющая творческого умозрения, т.е. умозрительного исследования. "Теоретические идеи, — писал он, — ...не возникают отдельно от опыта и независимо от него; их также нельзя вывести из опыта чисто логическим путем. Их возникновение есть творческий акт" . Выходит, что эйнштейновское объяснение происхождения понятий науки не противоречит нашему: все фундаментальные научные понятия являются продуктами творческого воображения — эвристической

концептуальной интуиции, а не результатом индуктивного вывода из опыта, а также дедуктивного вывода из понятий и принципов существующих теорий.

Теперь, что касается Маха, Эйнштейн утверждал, что ему "прямо или косвенно помогли работы Юма и Маха" . При всем своем критическом отношении к позитивистской философии Маха, о несостоятельности которой не раз утверждал Эйнштейн, он часто апеллировал к его трудам. В них Эйнштейна привлекало критическое отношение Маха к основным принципам классической механики, в котором он находил определенную теоретико-познавательную опору переосмысления классических физических представлений. В этом отношении книга Маха "Механика. Историко-кри- тический очерк ее развития" стала для Эйнштейна в некотором роде эвристической точкой отсчета создания релятивистской физики. В ней Мах поколебал аксиому об абсолютном характере времени и одновременности, пространства и движения, которая, как показал он, произвольна, недостаточно обоснована экспериментальными фактами. Так, в частности, введенное Ньютоном (и им же заимствованное у Демокрита) в физическое познание абсолютное пространство и абсолютное время вызвали критику Маха из-за своих принципиальной несопоставимости с данными опыта, с экспериментом. При этом он отмечал, что "движение может быть равномерным относительно другого движения. Вопрос, равномерно ли движение само по себе, не имеет смысла" . Следовательно, тем самым он хотел показать опытный характер пространственно-временных отношений.

Здесь следует отметить, что основные принципы критики абсолютного пространства Д. Беркли и Э. Махом сходны: Беркли, так же как и Мах, отвергал представление об абсолютном пространстве, поскольку оно нена- блюдаемо. Значит Мах — единственный из физиков в начале XX век, обобщил принцип наблюдаемости на пространственно-временные отношения. Вслед за Беркли, Мах сходным образом подошел к объяснению происхождения сил инерции. По Маху, причиной появления сил инерции в ускоренно движущемся теле является взаимодействие этого тела с наблюдаемой "сферой неподвижных звезд", т.е. при его движении относительно этой сферы. Такое объяснение шло вразрез с объяснением Ньютона, считавшего, что возникновение сил инерции в ускоренно движущемся теле вызвано его движением относительно ненаблюдаемого "абсолютного пространства".

С обсуждения проблемы происхождения сил инерции в ускоренно движущихся телах начинается становление ОТО. Наглядной иллюстрацией постановки этой проблемы явился мысленный эксперимент Эйнштейна

(который, в свою очередь, является обобщением известного мысленного эксперимента Ньютона с "вращающимся ведром с водой"), связанный с двумя совершенно одинаковыми жидкими каплями, ведущими себя, находясь в совершенно одинаковых условиях, различно: при вращении одна из капель сохраняет свою сферическую форму, а другая капля принимает форму эллипсоида вращения. Последнее свидетельствует о том, что в этой капле возникло поле сил инерции, деформирующее ее. Сказанное выше составляет краткое описание так называемого парадокса Маха.

Согласно Маху, неодинаковое поведение этих двух жидких капель объясняется тем, что они ведут себя неодинаково относительно третьего объекта — "сферы неподвижных звезд": первая капля покоится относительно системы отсчета, а вторая капля вращается. Таким образом, причиной возникновения сил инерции по Маху, является ускоренное движение тел относительно "сферы неподвижных звезд". А Ньютон связывал, как ранее мы писали, происхождение этих сил с ускоренным движением тел относительно третьего объекта — ненаблюдаемого "абсолютного пространства". Из этих двух возможных решений (ньютоновского и махов- ского) парадокса Маха вытекают два возможных следствия: из ньютоновского — "всякое ускоренное движение абсолютно" (принцип абсолютности ускорения); из маховского — "всякое ускоренное движение относительно" (общий принцип относительности, по терминологии Эйнштейна) .

У истоков становления ОТО перед Эйнштейном возникла селективная ситуация, связанная с выбором из этих двух принципов одного. Исходя из известных опытных данных нельзя было сделать такой выбор. Также нельзя было сделать выбор исходя из проверенных физических принципов. Оставался Эйнштейну еще один путь — обратиться за помощью к философии, т.е. использовать селективный потенциал философских принципов. В первую очередь, он обратился к принципу причинности, заимствованному им из философских систем Спинозы и Канта, возведенному этими же философами "на недосягаемые высоты априорности," и поэтому, ему как физику, вынуждаемому под давлением фактов, предстояло "низвергнуть их (не только представление о причинности, но и представления о пространстве и времени — Д О.) с Олимпа априорности, чтобы довести их до состояния, пригодного для использования" (Эйнштейн). Низвергнуть их, как мы убедились выше, помогли Эйнштейну некоторые новые подходы к ним со стороны Юма и Маха. Поэтому, на наш взгляд, он испытывал особый пиетет к ним.

Общеизвестно, что причина и следствие находятся в необходимом и, следовательно, однозначном отношении: одна и та же причина при одинаковых условиях вызывает одно и то же следствие (принцип единообразия природы) . Вышеприведенное объяснение парадокса Маха как раз удовлетворяет принципу причинности: когда две совершенно одинаковые капли жидкости в совершенно одинаковых условиях ведут себя неодинаково, то вполне адекватен этой ситуации поиск в качестве причины такого поведения второй капли о влиянии некоего третьего объекта, будь это "абсолютное пространство" Ньютона или "сфера неподвижных звезд" Маха. Однако этот третий объект будет реальной причиной только в том случае, если он является принципиально наблюдаемым. О принципе наблюдаемости мы уже писали, когда рассматривали селективную роль философского принципа причинности в формировании СТО со ссылкой на Эйнштейна . По Эйнштейну, принцип причинности имеет смысл, если в качестве причин и следствий принять лишь наблюдаемые явления. Таким образом, Эйнштейн исходил из предположения, что принцип причинности приобретает реальный смысл и эвристическое (что то же самое селективное) значение лишь в сочетании с принципом наблюдаемости. С точки зрения последнего ненаблюдаемое ни одним способом (не говоря о двух и более способах) "абсолютное пространство" Ньютона оказалось псевдопонятием, не имеющим объективного денотата. Следовательно, оно достойно изгнания из формирующейся теории, как имеющий статус "ненаблюдаемого" объекта.

Махистская трактовка "наблюдаемых" апеллировала к простой комбинации совокупностей ощущений, т.е. данным непосредственного чувственного опыта и тем самым он разделял берклианский принцип "существовать — значит быть воспринимаемым". Стало быть, Мах, вслед за Беркли, субъективировал критерий существования, исходя из своего принципа наблюдаемости, что противоречит в целом научной объективности. Напротив, Эйнштейн так модифицировал принцип причинности, спустив с "Олимпа априорности" на ниву физического познания, что в сочетании с ним принцип наблюдаемости "заиграл" новыми гранями — изгнал субъективность — "врага" всякой науки из критерия существования.

Несмотря на субъективно-идеалистические основания философия Маха, благодаря Маху как выдающемуся естествоиспытателю и механику, смогла эвристически повлиять на формирование ОТО. Это стало возможным в силу некоторых диалектических сторон маховского мировоззрения на пространство, движение и т.д.

То же самое можно утверждать и по отношению к другим философам. Принцип наблюдаемости Маха, очищенный от примесей берклианства, принцип относительности пространства и времени, выбранный под влиянием философии Декарта и принцип причинности Спинозы и Канта, спущенный с Олимпа априорности послужили селекторами для отбора общего принципа относительности в качестве основополагающего принципа будущей ОТО. Мы уже писали о том, что принцип абсолютности ускорения предполагает существование "абсолютного пространства". Как мы знаем, Ньютон предположил его существование, чтобы объяснить происхождение сил инерции в ускоренно движущихся телах. По отдельности принцип причинности и принцип наблюдаемости не могут опровергнуть объективное существование "абсолютного" пространства, и тогда их комбинирование сразу обнаруживает, что в действительности оно является объектом принципиально ненаблюдаемым: это "пустое" демокритовское пространство, приспособленное для объяснения сил инерции, но его нельзя наблюдать независимо от наблюдения этих сил. Значит можно элиминировать из теоретического рассмотрения принцип абсолютности ускорения, что и сделал Эйнштейн в самом начале построения ОТО. Уже в первой пражской статье "О влиянии силы тяжести на распространение света" (1911 г.) Эйнштейн приходит к выводу о том, что нельзя говорить об абсолютной скорости системы. Стало быть, принцип абсолютности ускорения противоречит принципу наблюдаемости. И, следовательно, противоречит и принципу причинности, ибо "абсолютное" пространство оказалось псевдообъектом, т.е. не может служить реальной причиной чего бы то ни стало. В этом смысле его судьба в ОТО идентична судьбе эфира в СТО.

Таким образом, принцип абсолютности ускорения несовместим с тремя указанными философскими принципами. Напротив, общий принцип относительности находится в полном согласии с ними. Так, "сфера неподвижных звезд" является принципиально наблюдаемой и, поэтому, может служить реальной (а не фиктивной, как "абсолютное" пространство) причиной возникновения сил инерции. Совместимость такого объяснения сил инерции с принципом относительности пространства не вызывает сомнений .

Безусловно, Эйнштейн пришел к идее расширения СТО, т.е. общего принципа относительности, уже в бернский период становления ОТО. В 1907 г., работая над обзором по СТО, Эйнштейн понял ее ограниченность и неприменимость для объяснения тяготения. Идея расширения СТО, связанная с релятивистскими установками Маха на инерцию и пространство и затем принципом эквивалентности (ПЭ) разрабатывалась им с учетом

того обстоятельства, "что разумную теорию гравитации можно построить лишь в результате обобщения принципа относительности"1. Физическим основанием для выдвижения общего принципа относительности оказался факт равенства инертной и гравитационной масс (по Эйнштейну: "закон равенства инертной и тяжелой масс"), который с помощью принципа относительности преобразован Эйнштейном в ПЭ. "В том, что этот закон выполняется строго, я не сомневался, даже не зная результатов изящных опытов Этвеша", — писал Эйнштейн позже2. Далее он продолжал: "Закон равенства инертной и тяжелой масс можно сформулировать очень наглядно следующим образом: в однородном гравитационном поле все движения происходят точно так же, как в равномерно ускоренной системе координат в отсутствии поля тяготения. Если бы этот закон выполнялся для любых явлений ("принцип эквивалентности"), то это указывало бы на то, что принцип относительности должен быть распространен на неравномерно движущиеся системы координат, если стремится к естественной теории гравитационного поля"3.

Ранее мы уже писали о том, что уже в бернский период своего научного исследования проблем гравитации Эйнштейн на основании ПЭ предсказал эффекты отклонения света и "красного смещения" в гравитационном поле. Но в то время он сам не верил в возможность экспериментальной проверки этих эффектов, а впоследствии (в 1911 г.) Эйнштейн изменил свое отношение к ней. Однако ПЭ страдал из-за существенного недостатка: он имел локальное действие — гравитационное поле является совершенно однородным в бесконечно малой окрестности пространства, а с увеличением пространственной области до больших размеров ПЭ терял свою силу. Поэтому, хотя ПЭ и сыграл определенную эвристическую роль в деле математического (геометрического) описания тяготения, он не исчерпывающе решает эту проблему. Это обусловлено тем, что ПЭ, постули-

рующий физическую эквивалентность равномерно ускоренного движения и однородного гравитационного поля, означал кинематизацию тяготения. Последняя, в свою очередь, ведет при четырехмерном подходе непосредственно к геометризации гравитационного поля.

Как уже отмечалось (при историко-методологической реконструкции становления СТО), главным образом Эйнштейн строго придерживался в своем научном творчестве методологической идеи геометризации взаимодействия, связанной с принципом относительности движения. Продуктивность этой идеи особенно ярко проявилась в ходе построения им ОТО. Возвращаясь к ПЭ можно заметить, что построение ОТО первоначально направлялось этим принципом (принципом Маха), но их совершенно недостаточно было для ее формирования1. Вот почему: утверждение о том, что тяготение проявляется в геометрических свойствах пространства, т.е. в его "кривизне," не может быть получено в качестве следствия, если речь идет о гравитационном поле в целом. Оно может быть введено в теорию в качестве независимого принципа.

Для построения ОТО выбор общего принципа относительности был необходим, но, однако, недостаточен: формирующаяся теория нуждалась еще в одном принципе — так называемом принципе единства гравитации и метрики (ПЕГМ). Согласно ПЕГМ причиной появления сил тяготения является изменение метрики пространства — времени. Безусловно, до возникновения ОТО существовал тезаурус механических моделей объяснения сил тяготения, сводящих гравитационное поле к "полю" давлений в гипотетической эфирной среде и т.п. Вообще говоря, первая попытка построения подобных моделей восходит к самому Ньютону. Он пытался рас-сматривать тяготение как неоднородность упругого напряжения в особой механической среде, заполняющей весь мир, вызванную тяготеющими массами. Деформационная модель Ньютона не могла объяснить без противоречий все экспериментальные факты, связанные с гравитацией. Позднее Лессажем была построена корпускулярная модель гравитационного поля: быстро летящие по всем направлениям корпускулы (мелкие частицы) бом-бардируют со всех сторон поверхность тяготеющих масс. Эффектом взаимного экранирования друг друга от летящих частиц Лессаж объясняет тяготение последних. Процедурой замещения корпускул механическими волнами, распространяющимисся в эфире во всех направлениях, можно придти к модели Гука. Последующим замещением эфирной среды Гука

некоторой жидкостью, тяготеющих масс — источниками и стоками жид-кости, придем к гидродинамическим представлениям поля тяготения Бер- нулли и Римана. Существуют и другие модели (Моссотти и Цельнера и т.д.). Но в то же время можно заметить, что каждая последующая модель богаче содержанием (ибо они зависимы), чем предыдущая, содержит в своей структуре больше элементов, соответствующих денотату. Следовательно, из классического тезауруса механических гравитационных моделей в силу их некоторой "однозначности" легче выбрать такую, в которой "воплощены" все остальные, но только в "снятом виде". В этом смысле такая обобщенная модель выражает некоторый физический принцип. Перед Эйнштейном вновь возникла ситуация выбора: из множества различных вариантов объяснения природы гравитационных сил необходимо ему было выбрать ПЕГМ, так как ПЕГМ не вытекал из опытных данных, т.е. не имел индуктивную природу происхождения, также его нельзя было получить дедуктивным путем из старых физических и философских принципов. Он был продуктом творческой игры воображения Эйнштейна (или то же самое: свободного творения эйнштейновского разума), которую мы идентифицируем с процедурами умозрительной стадии научного исследования (выбором гештальта, замещением его структурных элементов идеалами и т.д.). Каждая из названных выше моделей, выражающих какой-ни- будь принцип, также получена в ходе умозрительного исследования.

Возвращаясь к ПЕГМ, можно утверждать, что он мог быть выбран Эйнштейном только на основании философских принципов и опять таки этот выбор не мог быть сделан при существующих условиях на основании эмпирических и физических критериев. При выборе ПЕГМ Эйнштейн руководствовался теми же философскими селекторами как и в выборе общего принципа относительности .

Как показал анализ, становление ОТО зиждется на двух ее исходных принципах (общем принципе относительности и принципе единства гравитации и метрики). При этом философско-методологические принципы причинности, относительности пространства и времени и наблюдаемости, к услугам которых прибегал Эйнштейн, открывали возможность ему осуществить однозначный выбор только по отношению к ним. При другом тезаурусе селекции "продукты" выбора могли быть другими. Поэтому мы можем утверждать, что они не получены в качестве заключений дедуктивного вывода из философских принципов (натурфилософский путь в неко-тором отношении обеспечивает однозначность "выбора", т.е. дедуктивного вывода этих принципов), иначе говоря, последние играли не роль ис-ходных посылок дедуктивного умозаключения, а роль философских селекторов для отбора, и тем самым вновь подтверждается продуктивная (эври-

стическая) роль философии. Здесь важно подчеркнуть, что селективную функцию в формировании научной теории выполняет не философия в целом (и философская система), а отдельные философские принципы (идеи и фрагменты философских систем). Поэтому в русле вышесказанного вполне объяснимы некоторые черты мировоззрения Эйнштейна-эклектичность, плюралистичность и др. Эйнштейн сам прекрасно понимал и осознавал эту селективную, следовательно, продуктивную роль отдельных философских принципов и контрпродуктивную (т.е. антиэвристическую) роль философских систем в целом. Об этом свидетельствует нижеприведенная объемистая эйнштейновская цитата, красноречиво иллюстрирующая это обстоятельство: "...если философу, занимающемуся поисками стройной системы, удается выработать такую систему, он тотчас же начинает интерпретировать содержание науки в духе своей системы и отвергать все, что выходит за рамки этой системы. Ученый же не может себе позволить зайти столь далеко в своем стремлении к теоретико-познава- тельной систематике. Он с благодарностью принимает гносеологический анализ понятий, но внешние условия, поставленные перед ним опытными фактами, не позволяют ему чрезмерно ограничивать себя принадлежностью к некоторой философской системе при построении понятий. Поэтому в глазах последовательно мыслящего философа он предстает как оппортунист, бросающийся из одной крайности в другую. Как человек, пытающийся описать мир, не зависящий от актов восприятия, он кажется реалистом. Как человек, считающий понятия и теории свободными (не выводимыми логическим путем из эмпирических данных) творениями человеческого разума, он кажется идеалистом. Как человек, считающий свои понятия и теории обоснованными лишь в той степени, в которой они позволяют логически интерпретировать соотношения между чувственными восприятиями, он является позитивистом. Он может показаться точно так же и платонистом и пифагорейцем, ибо он считает логическую простоту непреложным и эффективным средством своих исследований" .

Хотя в вышеприведенном отрывке явно не говорится о селективной роли философских идей и принципов, но явно подчеркивается их прикладное значение в научном познании. В то же время Эйнштейн дает понять нам, почему его принимают то за материалиста или идеалиста, т.е. за кантианца или махиста, то за сторонника конвенционализма или операциона- лизма, о чем мы писали в самом начале рассмотрения философского мировоззрения Эйнштейна. На наш взгляд, в те времена, когда в литературе почти ставилась или, то же самое, корректно не была поставлена проблема эвристической функции философии (и, вернее, философских принципов) в формировании фундаментальных физических теорий, советские исследо-

ватели СТО и ОТО продолжали обвинять Эйнштейна в позитивизме (или находящимся под влиянием этой философии) , в "физическом" идеализме , в махизме и т.д. Не отстал от них и С.И. Вавилов, который в целом негативно оценивал философские взгляды Эйнштейна. В них он видел причину неудач в построении им в последние десятилетия своей жизни единой теории поля .

Если отечественные исследователи творчества Эйнштейна в большинстве случаев, за редким исключением, например, М. Э. Омельянов- ский , К. X. Делокаров , Д. П. Грибанов7 и др. давали негативную оценку его философским взглядам, в чем мы убедились выше, то позитивистски настроенные зарубежные исследователи также причисляли его к сторонникам позитивизма, конвенционализма, операционализма и т.д., но в отличие от отечественных коллег они считали эти черты мировоззрения Эйнштейна позитивными и, во-многом, продуктивными. К этому можно лишь добавить то, что многие философы апеллировали к авторитету Эйнштейна чисто из-за идеологических соображений, чтобы подкреплять им "научность" и "объективность" собственных философских систем. Так, позитивист Ф. Франк в статье "Эйнштейн, Мах и логический позитивизм" объяв-ляет Эйнштейна чуть ли правоверным сторонником неопозитивизма на основании плодотворно им примененного принципов наблюдаемости и про-стоты в построении релятивистской физики . Или как Бриджмен полагал,

что СТО вполне удовлетворяет требованиям операционализма и, следовательно, Эйнштейн — правоверный операционалист .

Барнетт в книге, посвященной релятивистской физике, утверждает, что Эйнштейн довел логику Беркли "до крайних пределов, показав, что даже пространство и время являются формой интуиции, столь же неотрывной от сознания, как понятие цвета, формы или размера" . Таким образом, по Барнетту, выходит, что Эйнштейн — более берклианец, чем сам Беркли. Или возьмем в качестве примера недавнее прошлое нашей философии: Эйнштейна чуть ли не называли приверженцем диалектического материализма (их т.е. советских исследователей творчества Эйнштейна, вынуждали. как известно, тоталитарный режим и марксистская идеология). Так, в некотором смысле, искусственно возникали проблемы: "Эйнштейн и логический позитивизм" или "Эйнштейн и диалектический материализм" и т.п. В некоторых случаях, он отмахивался от них как от назойливых мух. Тому есть множество свидетельств.

Поэтому нет никакой надобности, не преследуя идеологических целей, объявлять его сторонником того или иного "изма": он в этом, как фи- зик-специалист определенной области знаний, не нуждается. Настоящая нужда в философии, а не в "измах", возникает, как мы убедились, у него в частности, и у физиков вообще, когда они начинают закладывать теоретический фундамент будущей теории. Природу этой нужды в философии мы видим в селективной функции отдельных философских идей и принципов в построении фундаментальных научных теорий, которая в корне подрывает позитивистский нигилизм в этом вопросе.

<< | >>
Источник: Очиров Д.Э.. Методологическая физика. -Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2004- 346 с.. 2004

Еще по теме Берлинский этап становления (завершения) ОТО.:

  1. Венский этап становления ОТО.
  2. Берлинский этап становления (завершения) ОТО.
  3. СООТНОШЕНИЕ ЭВРИСТИЧЕСКОЙ И РЕГУЛЯТИВНОЙ ФУНКЦИИ ФИЛОСОФСКИХ ПРИНЦИПОВ в ФОРМИРОВАНИИ НОВОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ
  4. 4. мотивы, эмоции и личность
  5. ГЛАВА IX. НОВАЯ ИСТОРИЯ СТРАН ЕВРОПЫ И АМЕРИКИ
  6. Г.-В.-Ф ГЕГЕЛЬ
  7. Глава 3. Польский вопрос и полонистика в 1860-е – 1870-е гг.
  8. ВВЕДЕНИЕ