Электронная библиотека
Библиотека .орг.уа
Поиск по сайту
Философия
   Книги по философии
      Фритьоф Капра. Дао физики -
Страницы: - 1  - 2  - 3  - 4  - 5  - 6  - 7  - 8  - 9  - 10  - 11  - 12  - 13  - 14  - 15  - 16  -
17  - 18  - 19  - 20  - 21  - 22  - 23  - 24  - 25  - 26  - 27  - 28  - 29  - 30  -
нственно-временном" характере действи- тельности. Они вновь и вновь подчеркивают тот факт, что пространство и время неразрывно связаны (вспомним: ведь теория относительности говорит о том же). Видимо, наиболее ясное выражение эти интуитивные представле- ния о пространстве и времени получили в буддизме, в частности, в школе Аватамсака буддизма Махаяны. "Аватамсака-сутра", на котором основано учение Этой школы, содержит яркое описание мировосприятия, достигаемого в момент просветления. Эта сутра упоминает об особом ощущении "взаимоп- роникновения пространства и времени"-прекрасное обозначение сущности пространства-времени - которое рассматривается в качестве важнейшей ха- рактеристики просветления. По словам Д. Т. Судзуки, "Можно осознать значение "Аватамсаки" и ее философию только в том случае, если мы однажды достигнем состояния, в котором наше "я" пол- ностью растворяется, и исчезают разграничения между телом и сознанием, субъектом и объектом... каждая вещь связана с остальными вещами... не только в пространственном, но и во временном отношении... Мы невооружен- ным глазом видим, что не существует пространства без времени и времени без пространства-они пронизывают друг друга" [76, 33]. Вряд ли можно лучше описать релятивистское понятие пространства-вре- мени. Сравнивая утверждение Судзуки со словами Минковского, процитиро- ванными выше, интересно отметить, что оба они - и физик, и буддист-под- черкивают тот факт, что их представления о пространстве-времени имеют эмпирическое происхождение и подтверждаются в одном случае - научными экспериментами, в другом-мистическим опытом. Мне кажется, что восточный мистицизм, с его вниманием ко времени, бо- лее близок к современным научным воззрениям на природу, чем древнегре- ческая философия. В целом, древнегреческая натурфилософия была статичной и, в основном, исходила из геометрических соображений. Можно сказать, что она была совершенно не релятивистской, и одной из причин, обусловив- шей возникновение у нас серьезных концептуальных сложностей при восприя- тии релятивистских моделей современной физики, видимо, является сильное влияние, оказанное ею на западную философию. Восточные философские сис- темы-это, напротив, философии "пространства-времени", и их положения, опирающиеся на интуицию, довольно близки к современным релятивистским теориям. Мировоззрение современной физики и восточного мистицизма характеризу- ется большим динамизмом, и его основополагающими компонентами являются понятия времени и изменчивости, так как и физики, и мистики утверждают, что пространство и время пронизывают друг друга. Представление о времени и изменениях будут подробно описаны в следующей главе, которая посвящена второму из основных направлений сравнения физики с мистицизмом (первым таким направлением было освещение представления о единстве всего суще- го). По мере рассмотрения релятивистских моделей и теорий современной физики мы увидим, что все они могут служить красочными иллюстрациями к двум основным постулатам восточного мировоззрения об основополагающем единстве Вселенной и о ее динамической сущности. Теория относительности в том виде, в котором мы имели с ней дело до сих пор, называется "специальной теорией относительности". Она подводит единую основу под описание движения тел, электричества и магнетизма. Ос- новные характеристики ее подхода - относительность времени и прост- ранства и их объединение под именем четырехмерного пространства-времени. "Общая теория относительности" применяет подход специальной теории также по отношению к гравитации. Согласно общей относительности, гравитация должна искривлять пространство-время. И наглядно представить себе, как это может происходить, опять же, непросто. Мы можем без труда предста- вить себе искривленную трехмерную поверхность-такую, как, например, по- верхность яйца,-поскольку мы можем видеть такие искривленные поверхности в трехмерном пространстве. Получается, что слово "искривление" имеет четко определенное значение для двухмерных искривленных поверхностей, но наше воображение отказывается справиться с ситуацией, когда дело доходит до трехмерного пространства, не говоря уже о четырехмерном прост- ранстве-времени. Поскольку мы не можем посмотреть на трехмерное прост- ранство "снаружи", мы не можем представить себе, как оно может быть "искривлено в том или ином направлении". Для того, чтобы понять значение искривленного пространства-времени, воспользуемся в качестве аналогии двухмерными поверхностями. Представим себе, скажем, поверхность шара. Здесь основным моментом, который позво- ляет нам применить эту аналогию по отношению к пространству-времени, яв- ляется тот факт, что кривизна есть необходимое свойство самой поверхнос- ти и может быть измерена без перехода в трехмерное пространство. Двух- мерное насекомое, находящееся в плоскости поверхности шара и не знающее о существовании трехмерного пространства, способно, тем не менее, обна- ружить, что поверхность, на которой оно находится, искривлена, при том условии, что ему доступны простейшие геометрические измерения. Для того, чтобы узнать, к каким результатам это может привести, срав- ним геометрию нашего жучка на шаре, с геометрией точно такого же насеко- мого, живущего на плоской поверхности (рис. 17). Представим, что два жучка начинают свои геометрические изыскания, проводя прямую линию, ко- торая определена как кратчайшее расстояние между двумя точками. Ре- зультаты получатся различные, мы видим, что жучок на плоскости провел очень красивую ровную линию, но что же получилось у его приятеля? Линия, которую он провел на поверхности шара, для него действительно соот- ветствует кратчайшему расстоянию между двумя точками, поскольку любая другая линия оказалась бы длиннее; но для нас это дуга большой окружнос- ти, если быть точными. Теперь предположим, что жучки приступили к изуче- нию треугольников. Один из них обнаружит, что сумма всех углов треу- гольника на плоскости соответствует ста восьмидесяти градусам, а другой найдет, что на поверхности шара сумма трех углов всегда превышает эту величину (рис. 18). В небольших треугольниках это превышение незначи- тельно, но оно увеличивается с ростом самого треугольника, так что наш жучок может построить на поверхности шара даже треугольник с тремя пря- мыми углами. Теперь пускай жучки построят на своих поверхностях окруж- ности и измерят их длину. Один из них придет к выводу о том, что на плоскости любая окружность равна удвоенному произведению радиуса на чис- ло "пи", вне зависимости от величины круга. Другой, напротив, заметит, что на поверхности шара длина любой окружности меньше, чем это произве- дение. Как видно на рисунке 19, наша трехмерная точка зрения позволяет нам увидеть, что то, что жучок называет радиусом своего круга, на самом деле является дугой, которая всегда длинней настоящего радиуса. По мере дальнейшего продвижения этих двух насекомых-геометров, один из них будет обнаруживать, что на плоскости действуют законы геометрии Евклида, но его партнер откроет совсем другие законы. Для небольших гео- метрических фигур разница будет не очень значительной, однако по мере их увеличения будет увеличиваться и разница. На примере двух жучков мы ви- дим, что при помощи геометрических измерений на плоскости и их последую- щего сопоставления с результатами евклидовой геометрии всегда можно оп- ределить, искривлена ли данная поверхность. Если обнаруживается расхож- дение, поверхность искривлена, и чем больше расхождение, тем значи- тельней это искривление (при том условии, что размер фигур на плоскости и сферической поверхности одинаков). Точно таким же образом мы можем определить, что в некотором искрив- ленном трехмерном пространстве перестают действовать законы евклидовой геометрии. В таком пространстве геометрические законы будут другого, "неевклидова" характера. Такая "неевклидова" геометрия была разработана в девятнадцатом веке математиком Георгом Риманном в качестве абстрактно- го математического построения, и оно оставалось таковым до тех пор, пока Эйнштейн не сделал свое революционное заявление о том, что трехмерное пространство, в котором мы живем, искривлено. Согласно теории Эйнштейна, искривление пространства вызвано гравитационными полями тяжелых тел. Ря- дом с любым тяжелым объектом пространство искривляется, и степень этого искривления, то есть несоответствия данного участка пространства законам евклидовой геометрии, зависит от величины массы этого объекта. Уравнения, описывающие соотношения между искривлением пространства и распределением материи в этом пространстве, называются уравнениями поля Эйнштейна. При их помощи можно не только определить степень искривлен- ности пространства вблизи от звезд и планет, но и выяснить, существует ли всеобщее, крупномасштабное искривление пространства. Одним словом, уравнение Эйнштейна позволяет определить структуру Вселенной как целого. К сожалению, они могут быть решены не единственным способом. Возможно несколько вариантов решения таких уравнений, каждый из которых представ- ляет модель строения Вселенной, рассматриваемую в космологии (некоторые из них будут охарактеризованы в следующей главе). Главная задача совре- менной космологии-определить, которая из моделей наилучшим образом опи- сывает строение нашей Вселенной. Поскольку в теории относительности вре- мя не может быть отделено от пространства, искривление, вызванное грави- тацией, имеет место не только в трехмерном пространстве, но и в четырех- мерном пространстве-времени, поскольку именно об этом говорит нам общая теория относительности. В искривленном пространстве-времени искажения затрагивают не только пространственные соотношения, описываемые геомет- рией, но и продолжительность промежутков времени. Время здесь течет с другой скоростью, отличающейся от течения времени в "плоском прост- ранстве-времени", и скорость изменяется вместе со степенью искривления пространства в зависимости от наличия вблизи тяжелых тел. Однако важно не выпускать из виду то обстоятельство, что изменения в скорости течения времени может заметить только такой наблюдатель, который удален от ча- сов, фиксирующих эти изменения. Если же наблюдатель отправится в некото- рое место, где время течет медленнее, все его часы тоже замедлили бы ход, и он потерял бы всякую надежду измерить эффект. Здесь, на Земле, гравитация воздействует на пространство и время крайне незначительно, но в астрофизике, которая имеет дело с телами иск- лючительно большой массы-такими, как планеты, звезды и галактики,-иск- ривление пространства-времени является чрезвычайно важным фактором. До сих пор все наблюдения в данной области подтверждали правильность выво- дов Эйнштейна и вселяли в нас уверенность в том, что пространство-время в самом деле искривлено. Наиболее своеобразным проявлением искривления представляются процессы, происходящие во время гравитационной гибели звезд. Согласно современной астрофизике, каждая звезда достигнет опреде- ленного этапа своего развития, на котором она прекращает свое существо- вание вследствие взаимного гравитационного притяжения частиц, составляю- щих ее. Поскольку, по мере сокращения расстояния между частицами, это притяжение резко возрастает, процесс уничтожения получает ускорение, и если звезда обладает достаточно большой массой, что означает, что ее масса не менее, чем в два раза больше массы Солнца, ни один известный нам процесс не может предотвратить гибель звезды, которая, к тому же, будет происходить совершенно непредсказуемым образом. По мере того, как звезда уменьшается в размерах, увеличивая свою плотность, гравитация на ее поверхности проявляется все сильнее и сильнее, и пространство-время вблизи нее искривляется. Благодаря возрас- танию гравитации на поверхности звезды становится все сложнее и сложнее удалить что-либо от нее, и в результате звезда достигает такой стадии, на которой ничто, включая свет, не может оторваться от ее поверхности. На этой стадии мы говорим, что вокруг звезды формируется "событийный го- ризонт", поскольку ни один сигнал не способен донести до окружающего ми- ра известия о том, что происходит на поверхности звезды. Пространство, окружающее звезду, очень сильно искривлено, и даже свет не может выр- ваться из этой тюрьмы. Мы не можем увидеть такую звезду, поскольку ее свет не может дойти до нас. По этой причине такие звезды называются "черными дырами". Существование "черных дыр" было предсказано уже в 1916 году, и об этом впоследствии вспомнили в связи с недавно открытыми звездными явлениями, которые могут косвенно доказать существование "чер- ных дыр", так как свидетельствуют о том, что тяжелая звезда движется по орбите вокруг некоего невидимого объекта, который может представлять со- бой "черную дыру". "Черные дыры" принадлежат к числу наиболее загадочных и необычных объектов, исследуемых современной астрофизикой, и служат иллюстрацией действия теории относительности. Сильная искривленность прост- ранства-времени в районе черной дыры не только не позволяет лучам света достичь нас, но также оказывает значительное влияние на время. Если бы на поверхности звезды, которая приближается к своей гибели, находились часы, доступные нашему зрению, то мы увидели бы, что течение времени на циферблате этих часов постепенно замедляется по мере того, как звезда приближается к своей гибели, а когда звезда превращается в "черную дыру" показания часов вообще перестанут доходить до нас со светом. Для сторон- него наблюдателя поток времени на поверхности звезды замедляется по мере продвижения звезды к гибели и полностью останавливается на уровне собы- тийного горизонта. Поэтому можно утверждать, что процесс абсолютной ги- бели звезды бесконечен. Однако с самой звездой в момент достижения ею событийного горизонта ничего особенного не происходит. Течение времени остается тем же, и через некоторый, конечный период времени звезда прек- ращает свое существование, сокращаясь до размеров точки, имеющей неверо- ятно большую плотность. Итак, сколько времени занимает продвижение звез- ды к гибели - бесконечность или некоторый промежуток времени? В мире те- ории относительности такой вопрос просто не имеет никакого смысла. Про- должительность существования гибнущей звезды, как и все прочие промежут- ки времени, относительна и зависит от системы координат, выбранной наб- людателем. То есть, чтобы достичь нирваны и выпасть из времени, достаточно дос- тичь скорости света? - АБ. Общая теория относительности полностью отказывается от классических представлений о пространстве и времени, как о категориях, имеющих абсо- лютную и самостоятельную природу. Относительны не только все измерения в пространстве и времени, зависящие от состояния движения наблюдателя, но и сама структура пространства-времени определяется тем или иным распре- делением вещества во Вселенной. В различных частях Вселенной прост- ранство характеризуется той или иной степенью искривленности, и время течет с разной скоростью. Таким образом, мы приходим к выводу о том, что наши представления о трехмерном евклидовом пространстве и о линейном времени коренятся в области наших повседневных знаний о физическом мире и оказываются бесполезными за пределами этой области. Восточные мудрецы тоже говорят о том, что переход к более высоким со- стояниям сознания обогащает человеческое восприятие, и признают, что од- ной из неотъемлемых характеристик необычных состояний сознания является радикально новый подход к понятиям времени и пространства. Они подчерки- вают не только тот факт, что медитация открывает путь в многомерное пространство, но и тот факт, что при этом исчезает привычное ощущение хода времени. Вместо линейной последовательности отдельных мгновений они имеют дело с бесконечным, безвременым и, тем не менее, динамически нас- тоящим-по их собственным утверждениям. В приведенных ниже отрывках три восточных мистика рассуждают о восприятии этого "вечного сейчас": даосс- кий мудрец Чжуан-цзы, шестой патриарх дзэн Хуэйнэн и современный иссле- дователь буддизма Д. Т. Судзуки. "Забудем о течении времени; забудем о противостоянии суждений. Обра- тимся к бескотеория в окончательном виде сформировалась через двадцать лет ЧЖУАН-ЦЗЫ "Абсолютное спокойствие-это мгновение настоящего, хотя оно заключено в этом моменте, этот момент не имеет границ, и в этом - вечное наслажде- ние" [79,201]. ХУЭЙ-НЭН "В этом духовном мире не существует разграничения времени на прошлое, настоящее и будущее: они сливаются в одном единственном мгновении живот- репещущего бытия... Этот момент озарения содержит в себе прошлое и буду- щее, но не стоит на месте со всем своим содержимым, а находится в непре- станном движении" {73, 148]. Д. Т. СУДЗУКИ Практически невозможно рассказать об ощущении бесконечности и безвре- менности настоящего, поскольку слова типа "безвременный", "настоящее", "прошлое", "мгновение" и т. д. относятся к довольно условным представле- ниям о времени. Поэтому очень сложно осознать истинное значение выше приведенных высказываний мистиков, однако современная физика, опять же, может нам помочь, изобразив графически, каким образом ее теории преодо- левают ограниченность обычных представлений о времени. В релятивистской физике история объекта - скажем, частицы-может быть запечатлена на так называемом "пространственно-временном графике" (см. рис. 20). На этих графиках горизонтальная ось соответствует пространству (точнее, одному из его измерений: двумя остальными приходится пренебречь для того, чтобы можно было изобразить график на плоскости), а верти- кальная-времени. Путь частицы в пространстве-времени называется ее "ми- ровой линией". Если частица покоится, она, тем не менее, движется во времени, и ее мировая линия в данном случае представляет собой верти- кальную линию. Если частица перемещается в пространстве, ее мировая ли- ния становится наклонной: чем значительней наклон, тем выше скорость ча- стицы. Заметим, что во времени частицы могут двигаться только вверх, в то время как в пространстве они способны перемещаться как вправо, так и влево. Их мировые линии могут приближаться к горизонтали, но никогда не совпадают с последней, так как это означало бы, что перемещение частицы от одной точки в другую происходит мгновенно. Пространственно-временные графики используются в релятивистской физи- ке для изображения взаимодействия между различными частицами. Для каждо- го процесса можно построить описывающий его график и вывести математи- ческую формулу, характеризующую вероятность данного процесса. Так, про- цесс столкновения или "рассеивания" электрона и протона можно предста- вить в виде графика на рис. 21. Этот график прочитывается следующим об- разом (снизу вверх согласно течению времени): Электрон, обозначенный как еиз-за своего отрицательного заряда, сталкивается с фотоном, обозначен- ным как "гамма"; электрон поглощает фотон, продолжая движение с нес- колько изменившейся скоростью (на графике это отражается при помощи из- менения угла наклона мировой линии); через некоторое время электрон ис- пускает фотон, и восстанавливает первоначальное направление движения. Теория, рассматривающая эти пространственно-временные графики и соп- ровождающие их математические формулы, называется квантовой теорией поля и является одной из самых важных релятивистских теорий современной физи- ки, к рассмотрению которых мы перейдем по

Страницы: 1  - 2  - 3  - 4  - 5  - 6  - 7  - 8  - 9  - 10  - 11  - 12  - 13  - 14  - 15  - 16  -
17  - 18  - 19  - 20  - 21  - 22  - 23  - 24  - 25  - 26  - 27  - 28  - 29  - 30  -


Все книги на данном сайте, являются собственностью его уважаемых авторов и предназначены исключительно для ознакомительных целей. Просматривая или скачивая книгу, Вы обязуетесь в течении суток удалить ее. Если вы желаете чтоб произведение было удалено пишите админитратору