В научном мире существует несколько теорий гравитации или тяготения. Наиболее обсуждаемая из них, пожалуй, теория гравитации Эйнштейна или, она же, общая теория относительности ОТО. Десятки лет продолжались дискуссии о том, следует ли считать теорию Эйнштейна физической теорией или философской. Действительно, используемый в теории тяготения Эйнштейна термин "искривляющееся пространство" трудно отнести к физическим терминам, ведь физически, насколько мы знаем, можно искривляться лишь в каком-то пространстве. Отправляясь от подобных соображений, я решил прозондировать этот вопрос.
«ДАЙТЕ СЛОВО ЛОГУНОВУ» Так называется статья Ю.Писарева, опубликованная в газете «Дуэль» № 8, апрель 1998 года.
"Прочитав в №№ 10 и 21 за 1997 г. «Дуэли» статьи, я был удивлён тем, что в справедливой критике «Теории относительности» использованы лишь частные аргументы и совершенно не упоминаются главные и определяющие аргументы, которые дал в своих работах ещё в 1982-86 гг. академик А.А. Логунов (с сотрудниками)".
Но не только уничтожающую критику ОТО дал в своих работах А.А. Логунов, но и разработал новую теорию, объясняющую всю совокупность гравитационных эффектов...
Далее я прочел сведения из интернета:
О Логунове. Академик РАН, физик с мировым именем. В 1986 году он утверждал:
«общая теория относительности (ОТО) оказывается несовместной с фундаментальными законами природы — законами сохранения энергии, импульса и момента количества движения... Ни в макро-, ни в микромире пока нет ни одного экспериментального указания, прямо или косвенно ставящего под сомнение справедливость этих законов. Поэтому ОТО как теория, лишённая этих законов, с физической точки зрения не может считаться удовлетворительной... В силу сказанного выше это может означать лишь одно: отказ от ОТО как физической теории».
Круто сказано! Но что же, все-таки, следует считать физической теорией? Материалов по этой части нашлось не густо. В педагогической литературе я нашел примерно такой фрагмент: "Что такое физическая теория? Запишем в тетрадь общее определение: Физическая теория - это система знаний, объясняющая физические явления и их взаимосвязь".
Это определение как-то не очень продвигает в отношении понимания теории тяготения Эйнштейна. То ли "искривление пространства" есть физическое явление, то ли посредством "искривления пространства" можно объяснить физические явления.
В Википедии и в Словарях на Академике я нашел более развернутое определение. Здесь я привожу фрагмент в сокращенном виде:
Теоретическая физика — раздел физики, в котором в качестве основного способа познания природы используется создание математических моделей явлений и сопоставление их с реальностью.
Теоретическая физика не рассматривает вопросы вида «почему математика должна описывать природу?». Она принимает за постулат то, что, в силу неких причин, математическое описание природных явлений оказывается крайне эффективным, и изучает последствия этого постулата. Строго говоря, теоретическая физика изучает не свойства самой природы, а свойства предлагаемых теоретических моделей. Кроме того, часто теоретическая физика изучает какие-либо модели «сами по себе», без привязки к конкретным природным явлениям.
Продуктом теоретической физики являются физические теории. Физическая теория должна содержать:
описание круга явлений, для которых строится математическая модель,
аксиомы, определяющие математическую модель,
аксиомы, сопоставляющие (по крайней мере, некоторым) математическим объектам наблюдаемые, физические объекты,
непосредственные следствия математических аксиом и их эквиваленты в реальном мире, которые истолковываются как предсказания теории.
Из этого становится ясно, что утверждения типа «а вдруг теория относительности неверна?» бессмысленны. Теория относительности, как физическая теория, удовлетворяющая нужным требованиям, уже верна. Если же окажется, что она не сходится с экспериментом в каких-то предсказаниях, то значит, она в этих явлениях не применима к реальности.
Приведенное, на мой взгляд явно идеалистическое, определение, уравнивающее модель и реальность, содержит скрытые софизмы (например, апелляция к "нужным требованиям", когда фактически речь идет только о названных требованиях и т.п.) и не обосновывает ответ на прямой вопрос о том, является ли физической теория тяготения Эйнштейна. Автор объясняет нам такую бесспорную вещь, как то, что теория верна в тех случаях, в которых она дает верные предсказания. Но в каких-то случаях верна и специальная теория относительности, предшественница ОТО. Актуальный же вопрос заключается в определении границ применимости теории. Для СТО, например, границы ее применимости определил сам Эйнштейн: это системы, на которые не воздействуют гравитационные поля.
Можно ли назвать физической теорию гравитации, которая, по утверждению Логунова, не содержит в себе законов сохранения энергии, импульса и момента количества движения? Да и вообще подобных физических терминов в этой теории нет.
Эта тема меня заинтересовала и я обратился к следующему источнику:
Знание-сила. Номер 1/02. Прав ли Эйнштейн? Здесь мнение Владилена Барашенкова
Однажды, это было еще лет пятнадцать назад, я зашел на физфак МГУ. Разбирали теорию Логунова. Докладчик у доски доказывал: если из системы уравнений исключить гравитацию, то в них появятся величины, которые формально можно интерпретировать как проявление кривизны пространства-времени. И называл такую кривизну «эффективной» или, говоря более простым языком, — кажущейся.
Прочел я эту выдержку, и у меня просто на сердце отлегло (шучу, конечно). Дело в том, что я помню что такое уравнения еще со школьного курса. Надеюсь, вы тоже. В них, в системах уравнений, всегда можно что-то исключать, уменьшая количество переменных. Почему бы и Эйнштейну этим же не заняться? А "отлегло" у меня на сердце потому, что ежели что-то можно исключать, то и это же можно включать в обратном порядке. Так что гравитация остается на месте и никакое там пространство при обратном включении гравитации не искривляется и т.п. А то как-то смутно стало по части того, чего еще можно ожидать от этого пространства. Вдруг да оно, сверх того что искривляется, начнет рожи страшные корчить или, хуже того, ни с того ни с сего поддаст пинка. А когда все поставить на место в части употребления слов в их нормальном смысле, то оно и как-то спокойнее.
Ну да, математика – вещь великая. Скажем действие конников можно математически описать, исключив из рассмотрения всадников и лошадей, и заменить их на кентавров. Количество переменных сократится, математическое описание станет более компактным и даже в чем-то будет подтверждаться экспериментом. Но переводя математические соотношения на язык слов, можно объяснить, что кентавр – это все же всадник и лошадь. Но можно подобно апологетам принятой интерпретации теории относительности утверждать, что мы видим мир не таким, каким он есть на самом деле, а на самом деле в этом мире нет каких-то там всадников и лошадей, есть лишь кентавры, очевидные для интеллектуально не ущербных мужей и даже жен.
В общем, спасибо Логунову, а то от теории относительности и эйнштейновской теории гравитации у меня могла и крыша того... На этой волне благодарности решил посмотреть, что еще есть по части ТО у Логунова. И нашел:
А. А. ЛОГУНОВ
Новые представления о пространстве, времени и гравитации
(Статья в Международном Ежегоднике "Наука и человечество" за 1988 год, с. 173)
Итак, релятивистская теория гравитации, построенная на основании законов сохранения и представлений о гравитационном поле как физическом поле, обладающем плотностью энергии-импульса, в соединении с принципами геометризации и локальной калибровочной инвариантности объясняет все известные наблюдательные и экспериментальные данные о гравитации и дает новые предсказания о развитии фридмановской Вселенной и гравитационном коллапсе.
Прочел я эти слова и скис. Хрен редьки, как говорится, не слаще. Уж лучше бы ученые мужья чирикали между собой на своем божественном языке, а обращаясь к простым смертным, подбирали бы нормальные слова с вложенным в них нормальным смыслом. И не хочу я, чтобы пространство искривлялось. Возможность подобного моделирования природы вещей не предусмотрена в моих генах, и в моем языке нет таких слов и смыслов, чтобы "искривление пространства" считать нормальным словоупотреблением сколько бы об этом ни долдонили ученые мужья. Ну а математические соотношения они и есть математические соотношения. Они, будучи построенными, живут своей собственной "жизнью" и имеют свой собственный смысл вне зависимости от его интерпретации со стороны ученых мужей.
Профессор Китайгородский, по-моему, тоже об этом же сказал, хотя, возможно, он и не хотел чтобы его поняли именно так, как он сказал:
Законы природы незыблемы по той причине, что они являются обобщением опыта. Совершенно напрасно многие читатели, не занимающиеся наукой профессионально, полагают, что в основе науки лежат утверждения вроде «пространство абсолютно», или «электрон имеет волновую природу», или «электромагнитное поле распространяется в эфире». Ошибочно предполагая, что подобные утверждения являются законами природы, перелистывая историю науки, эти читатели приходят к заключению, что история состоит из падения и становления законов. Нет ничего более ошибочного. Утверждения, подобные приведенным выше, характеризуют языковую схему, манеру говорить, принятый способ использования слов. Эти утверждения являются «обрамлением» закона природы, которое действительно зачастую меняется, и меняется весьма фундаментально. Но закон природы остается при этом нетронутым.
Так что эта упомянутая проблема словотворчества есть лишь вопрос использования языка. Спите спокойно, граждане, и пользуйтесь нормальным языком, не опасаясь, что однажды пространство сотворит какую-то хохму, даже если о подобном сказал сам великий Эйнштейн.
P.S. Стоп, я кажется переборщил: нельзя же столь легковесно высказываться по поводу высказываний высокоученых мужей. Конечно же оно, пространство, искривляется. Иначе об этом и не шла бы речь. Но оно искривляется не у нас, и это искривление не имеет отношения к нашему языку. Если кто-то назвал хвост ногой, то это и будет нога – для того, кто хвост назвал ногой.
Ну а ежели серьезно, то основной вопрос – о том что может ли теория гравитации Эйнштейна, в которой даже нет таких физических терминов, как энергия, импульс и момент количества движения, называться физической? В далекие студенческие годы я прочел в одном из учебников физики о том, что физику можно, в смысле возможно в принципе, изложить, не пользуясь понятием силы. Сначала меня это утверждение удивило, а потом подумал: а почему бы и нет. Физика ведь в своей математической части – это просто математическая конструкция, создаваемая из систем уравнений. Уравнения содержат переменные, которые можно исключать, укрупнять, группировать, переименовывать и т.д. Так что если есть преемственность относительно исходных физических терминов, то такую теорию мы, по договоренности, можем считать физической.
Почему "по договоренности"? Да потому что в новых ситуациях мы всегда стремимся прийти к соглашению о том, как следует эту ситуацию называть. Так было при становлении обычного языка, так продолжается при становлении научного языка и так будет всегда. Так что вопрос – в разумных рамках соглашений. Возможности математического аппарата таковы, что с его помощью можно описать реальность несколькими способами, дающими в каких-то границах совпадающие результаты. Поэтому в теории гравитации Эйнштейна вместо собственно гравитации проживает такой словесный монстр, как искривление пространства, причем даже и не просто пространства, а четырехмерного пространства-времени. Связь подобного термина с чем-то физическим уже становится весьма проблематичной. Но есть и не менее крутые примеры. Один всемирно известный физик (если не ошибаюсь, это американский физик Ричард Фейнман) ввел в квантовые уравнения отрицательное время и получил совпадающий с экспериментальными данными результат.
Что касается теории гравитации Логунова, то в ней нет тех отмеченных им нефизических моментов, которые он видел в теории тяготения Эйнштейна. В теории академика Логунова, разработанной им совместно с его учениками, содержатся сотни математических уравнений, а математический аппарат этой теории, судя по отзывам, превосходит по сложности математический аппарат ОТО.
После P.S.
По неизъяснимой прихоти поисковиков, эта моя статья удостоилась неоднократных посещений, что побудило меня прибавить к ней еще несколько слов.
Физики, к которым я по счастью не принадлежу, до сих пор в недоумении: кто же прав – Эйнштейн или Логунов. С моей точки зрения, здесь нет правых или не правых. Просто эти великие ученые несколько по-разному моделируют сей бренный мир, в котором им довелось обитать.
Время и пространство в их теориях являются измеримыми величинами, а следовательно они, как и любые измеримые величины, являются операциональными, т.е. зависящими от измерительных инструментов и процедур.
Но эти гиганты мысли не то чтобы не понимают столь очевидных вещей, а просто не желают замечать эти досадные моменты, не вписывающиеся в их философические интерпретации, не имеющие прямого отношения к создаваемым мыслителями математическим конструкциям. Поэтому оба гения говорят о существовании некой "истинной" геометрии, отвечающей структуре реальности и т.п., благополучно забывая о том, что речь может идти только о математических конструкциях, названных ими геометрией, которые более или менее удачно соответствуют измерительным процедурам.
Логунов в своей теории учел большее количество факторов, чем Эйнштейн, а в остальном склонность к мистической интерпретации реальности у этих великих граждан Земли соизмерима.
В рамках того, что может быть экспериментально проверено на данный момент, выводы теорий Эйнштейна и Логунова, как свидетельствуют Логунов и другие академики, совпадают. Расхождения возникают там, где пока что не возможно что-то опровергнуть или подтвердить. Так, в теории Логунова нет этих одиозных "черных дыр", как в общей теории относительности Эйнштейна, зато в теории Логунова есть свои собственные чудеса.