9.9. Основные черты эйнштейновской научной картины мира

На рубеж* XIX и XX столетий произошла третья в исто­рии человечества научная революция. Вспомним, что вре­менем первой называют Vb. до н.э., а научную картину мира, ставшую ее результатом, — древней (античной, на­турфилософской, аристотелевской). Вторая научная рево­люция произошла приблизительно в XVT-XVII вв. и сфор­мировала вторую научную картину мира, которая называ­ется классической (механистической, ньютоновской). Просуществовав около трех столетий и добившись огром­ных научных результатов, классическое естествознание исчерпало свои возможности и уступило место третьей на­учной картине мира, которая стала называться некласси­ческой, или современной, или эйнштейновской — по име­ни ее наиболее выдающегося представителя — знаменито­го ученого XX в. Альберта Эйнштейна (1879-1955).

Если характерной чертой первой научной картины мира был геоцентризм, а второй — гелиоцентризм, то одной из важных особенностей третьей научной картины мира стал релятивизм — представление, по которому ни Земля, ни Солнце, ни какой-либо другой объект не мо­гут быть центром Вселенной, потому что у нее вообще нет центра; а вернее, таким центром можно считать любую точку, только этот центр будет условным, относительным. Если вторая научная революция ознаменовала собой пере­ход от геоцентризма к гелиоцентризму, то естествознание, сформированное третьей научной революцией, принципи­ально отказалось от всякого центризма вообще, полагая, что «привилегированных», особенно выделенных систем отсчета во Вселенной нет, т.к. все они равноправны. Причем любое утверждение имеет смысл, только будучи привязан­ным к какой-либо конкретной системе отчета, соотнесен­ным с ней; а это означает, что любое наше представление, в том числе и вся научная картина мира, релятивно, или от­носительно.

416

В силу геоцентрического взгляда, равно как и гелио­центрического, Вселенная, у которой есть центр, также имеет и границы (одно обусловливает другое). С точки зре­ния релятивизма, она безгранична (отсутствие центра не­разрывно связано с невозможностью границ, и наоборот). Важно отметить, что понятия «безграничность» и «беско­нечность» часто воспринимаются как равнозначные, а утверждение о безграничности Вселенной отождествляет­ся с тезисом о ее бесконечности. В естествознании упомя­нутые понятия обозначают не одно, и то же. По современ­ным научным представлениям Вселенная безгранична, но не бесконечна. Это положение кажется, на первый взгляд, странным и противоречивым. Для^того, чтобы разобраться в нем, рассмотрим простой пример*!**'

Представим себе отрезок и зададимся вопросом: безгра­ничен ли он? Конечно же нет, т.к. у него есть границы — точки, между которыми он заключен. Также отрезок и не бесконечен, потому что его длину можно измерить и выра­зить какой-либо конечной числовой величиной (10 мм, 5 см, 2 м, 1 км и т.п.). Теперь мысленно искривим этот от­резок и замкнем его, соединив концы. Что получилось? Отрезок превратился в окружность. Вновь зададимся во­просом: есть ли у этого кривого, замкнутого отрезка, или окружности, границы? У окружности (обратите внима­ние — речь идет об окружности, а не о круге!) никаких гра­ниц нет: нельзя сказать, где она начинается и где заканчи­вается, т.е. она безгранична. Однако ее длина является та­кой же, как длина отрезка, из которого она образована, т.е. конечной. Получается, что окружность безгранична, но не бесконечна.

Обратимся еще к одному примеру. Представим себе сферу (обратите внимание — не шар, а сферу, т.е. искрив­ленную плоскость, являющуюся поверхностью шара) и мысленно разомкнем, «распрямим» ее, чтобы она превра­тилась в плоскую геометрическую фигуру. Будут ли у по­следней границы? Да, будут. Теперь вновь искривим ее,

417

свернем и замкнем в сферу. Есть ли у сферы границы? Конечно же нет: она, как и окружность, нигде не начинает­ся и нигде не заканчивается, т.е. является безграничной. Однако площадь сферы можно посчитать и выразить неко­ей конечной величиной, так же, как и площадь плоской геометрической фигуры, в которую можно превратить сфе­ру путем ее развертки на плоскости. Таким образом, сфера не бесконечна. Тем не менее она безгранична.

Мы заметили, что искривление какого-либо геометри­ческого объекта способно сделать его безграничным, но не бесконечным. Прямую линию можно условно назвать од­номерным пространством, потому что она имеет только одно измерение, или, иначе говоря, задается только одной координатной осью— «х» или «у»* Плоскость можно условно назвать двухмерным пространством, т.к. она име­ет два измерения, задается двумя прямыми, или двумя ко­ординатными осями— «х» и «у». Привычное нам про­странство, то, в котором мы находимся, является трехмер­ным, потому что оно задается тремя прямыми, или тремя координатными осями— «х», «у», «z*. Вселенная пред-¹ ставляёт собой трехмерное пространство. Искривление од­номерного пространства (прямой линии) делает его зам­кнутым (окружность) и безграничным (но не бесконеч­ным). Искривление двухмерного пространства (плоскости) приводит к тому, что оно становится замкнутым (сфера) и не имеет границ (но остается конечным). Также и искрив­ление нашего трехмерного пространства, или Вселенной, превращает его в замкнутое и безграничное (но не беско­нечное).

Здесь может возникнуть вопрос: что такое искривление трехмерного пространства? Как его себе представить? Мы можем представить искривление одномерного простран^ ства (прямая линия превращается в окружность) или двух­мерного (плоская фигура становится сферой), но мы прин­ципиально не можем представить себе искривление трех­мерного пространства, потому что сами являемся трехмер-

418

ными существами. Для пояснения приведем пример. Представим себе, что в некоей плоскости живут двухмер­ные существа, которые передвигаются по ней во всех на­правлениях, но не могут покинуть ее, оторваться от нее (например, подняться над ней) в силу своей двухмерности. Теперь представим, что эта плоскость искривилась и зам­кнулась, превратившись в сферу. Двухмерные жители по-прежнему скользят по своей плоскости (теперь — сфере) во всех направлениях. Будут ли они замечать ее появившую­ся кривизну? Не будут: для них она остается плоскостью. Если бы кто-то сказал им, что она искривлена, они не смог­ли бы себе это представить: Двигаясь по искривленной по­верхности, они не воспринимают ее таковой. Кстати, это приводит к удивительным для них результатам. Отправляясь в своей плоскости строго вперед и двигаясь исключительно по прямой (как им кажется) линии, нику­да не сворачивая, они, к своему величайшему изумлению, через какое-то^фемя окажутся в той же точке, из которой начинали свой путь. Как двухмерные существа не в состоя­нии заметить, а также представить кривизну и замкну­тость своей плоскости, так и мы, существа трехмерные, не можем заметить и представить кривизну своего трехмерно­го пространства и его замкнутость. Как это ни удивитель­но, но, отправляясь по прямой линии в бескрайние глуби­ны Вселенной, мы через некоторое время попадем туда же, откуда начинали свое путешествие. Этот необычный эф­фект обусловлен тем, что Вселенная представляет собой (с точки зрения современного естествознания) искривленное и замкнутое трехмерное пространство и является безгра­ничной, но не бесконечной.

По поводу всего сказанного может возникнуть вопрос: каким образом в науке появился вывод об искривленности трехмерного пространства, если человек не в состоянии ни заметить, ни представить себе это? Такой вывод был сделан умозрительно. Там, где бессильны органы чувств и самое живое воображение, на помощь приходит умозрение: то,

419

что нельзя увидеть глазами и наглядно представить, мож­но вывести умозрительным путем, т.е. усмотреть умом, по­мыслить. Например, почему мы запросто пользуемся по­нятием бесконечности, хотя ни увидеть ее, ни вообразить не можем? Потому что вполне способны уловить ее разу­мом, «увидеть t с помощью мысли.

Итак, одной из характерных черт современной научной картины мира является релятивизм. Другая такая чер­та— это математизация естествознания, кото­рая, начавшись еще в XVI-XVII вв., продолжается до на­стоящего времени и играет в нынешней науке гораздо боль­шую роль, чем в эпоху Галилея и Ньютона. Современная исследовательская мысль начала проникновение в такие области природы, где использование математического язы­ка становится единственно возможным. Например, объек­ты микромира (атомы и элементарные частицы) вообще не поддаются точному описанию и объяснению с помощью естественного языка и поэтому представляют собой в сегод­няшнем естествознании по преимуществу набор сложных математических записей, понятных и доступных только специалистам в этой отрасли науки.

Еще одна важная особенность третьей научной карти­ны мира, отличающая ее от классического естествозна­ния, — это антимеханицизм. Вспомним, ньютонов­ская наука характеризовалась прежде всего механициз­мом, согласно которому всё многообразие природных явле­ний в конечном итоге сводится к простым механическим взаимодействиям между физическими телами; с помощью механики, следовательно, научное познание может охва­тить и исчерпать всю природу. С точки зрения современ­ных естественнонаучных представлений, Вселенная не яв­ляется огромной механической совокупностью составляю­щих ее объектов, а представляет собой нечто неизмеримо более сложное, чем механизм, хотя бы даже грандиозный и совершенный. Многообразие природных явлений не сво­дится к механическим взаимодействиям, потому что по-

420

следними объясняется далеко не весь окружающий мир (как казалось Ньютону), но только маленькая его часть. Более того, сами механические взаимодействия не являют­ся в природе базисными, основными, исходными, а пред­ставляют собой следствия пли проявления других, более глубоких, фундаментальных взаимодействий (сильных, слабых, электромагнитных, гравитационных).

Следующая характерная черта современного естествоз­нания — это глобальный эволюционизм. Вторая, или классическая научная картина мира утверждала, что Вселенная неизменна. Одной из главных идей третьей, или эйнштейновской научной картины мира является утверж­дение о том, что всё ныне существующее есть результат длительной эволюции, грандиозного мирового развития — от физического вакуума и хаоса элементарных частиц до высокоразвитых форм жизни, включая человека разумно­го (Homo Sapiens). Раньше Вселенная была совсем не та­кой, как сейчас, считает современная наука. Вспомним, первую научную картину мира мы сравнивали с живопис­ным полотном (всё очень красиво, но сходство с реальнос­тью минимальное), вторую — с черно-белой фотографией (сходство с действительностью достаточно большое, но не­удобство причиняет статичность и безжизненность). Третью научную картину мира можно уподобить цветной киноленте, каждый кадр которой соответствует определен­ному этапу в эволюции Вселенной. Кроме того, если вторая научная картина мира считалась завершенной (и поэто­му классической), описавшей и объяснившей в основном всю природу, то современное естествознание вынуждено признать, что вслед за вечным изменением мира будут ме­няться и наши представления о нем. А это значит, что ны­нешняя научная картина мира в недалеком или отдален­ном будущем уступит место иным научным представлени­ям. Единственно верную, абсолютно точную, полностью завершенную картину мира не удастся нарисовать никог­да, говорит современная наука.

421

Еще одной принципиальной особенностью нынешней науки является антропный принцип (от греч. «ан-тропос» — человек). Классическое естествознание исходи­ло из разделенности и противопоставленности объекта (окружающего мира) и субъекта (познающего человека). Считалось, что человек существует сам по себе, независимо от мира, и познает его таким, какой он на самом деле, по­лучая, следовательно, совершенно правильную, истинную картину вещей. Научное познание отражает природную реальность так же, как фотография точно воспроизводит запечатленные на ней объекты. Современная наука бази­руется на ином представлении: познающий человек смо­трит на окружающий мир не извне, как сторонний наблю­датель, совершенно независимый от него, а, наоборот, из­нутри, будучи его неотъемлемой частью. В силу этого по­знаваемый мир не может быть чем-то исключительно внешним, самим по себе существующим, — объектом, ко­торый можно отразить, воспроизвести и описать таким, каким он является «на самом деле». В результате человек видит мир как бы через самого себя, через призму особен­ностей собственной природы, т.е. получает не «объектив­ную» картину мира», а «субъективную». Кавычки здесь употребляются не случайно: под субъективной картиной мира в данном случае подразумевается не то, что каждый из нас видит мир так, как ему хочется, и наука не может достичь ничего общепризнанного и общезначимого; а то, что антропная, т.е. человеческая природа неизбежно на­кладывает на познание такое ограничение, в силу которого человек принципиально не может быть чисто объективным наблюдателем «самой по себе» существующей Вселенной, ибо сам он является одним из закономерных этапов ее дли­тельной, грандиозной эволюции. Говоря иначе, в силу ан-тропного принципа объект и субъект познания неотдели­мы друг от друга, что накладывает существенный отпеча­ток на рисуемую современной наукой картину мира и пред­ставляет собой одно из ее важных отличий от ньютоновско­го, или классического естествознания.

422

Вопросы и задания

1. Когда начала формировать современная, или эйнштейновская, на­ учная картина мира? Почему она называется неклассической?

2. Чем отличается релятивизм от геоцентризма и гелиоцентризма? Как понимать странное, на первый взгляд, утверждение о том, что Вселенная безгранична, но не бесконечна? Какими примерами можно про­ иллюстрировать возможность одновременного наличия у какого-либо объекта безграничности и конечности?

3. Почему мы не можем представить себе кривизну и замкнутость трехмерной Вселенной? Каким образом, несмотря на это, можно говорить об искривлении трехмерного пространства? К каким парадоксальным, с точки зрения обыденного сознания, эффектам приводит замкнутость Вселенной?

4. Почему в современную эпоху роль математики в естественнонауч­ ном познании становится всё более важной?

5. Что представляют собой такие характерные черты третьей научной картины мира, как антимеханицизм и глобальный эволюционизм?

6. Что такое антропный принцип? Какую роль он играет в современ­ ном естествознании?

423

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ И ЛИТЕРАТУРА