Аннотация: Преждевременная кончина не позволила Пуанкаре завершить картину мира в целостном виде. Тот, кто сумеет развить основные положения этой картины в современных условиях станет достойным наследником великого ученого.
Модель наблюдателя в картине мира Пуанкаре
А.В.КАРАСЕВ
Преждевременная кончина не позволила Пуанкаре завершить картину мира в целостном виде. Тот, кто сумеет развить основные положения этой картины в современных условиях станет достойным наследником великого ученого.
Незавершенная картина мира Пуанкаре до сих пор не имеет достойного развития. Возможно потому, что в тени разбирательств по авторству теории относительности остался центральный пункт наследия Пуанкаре - модель наблюдателя.
Пуанкаре впервые ввел в науку понятие наблюдателя и поставил это понятие в центр картины мира [1]. Уточним, что у Пуанкаре нет четких формулировок типа - 'Рассмотрим модель наблюдателя в центре картины мира...'. Я говорю о фактическом содержании его наследия. Например, Пуанкаре никогда не употреблял термин 'Топология', хотя сейчас считается создателем этой науки [2]. Его мысль намного опережала развитие терминологии, которая только много лет спустя постепенно осваивала и формализовала передовые идеи. Рассмотрим, как же представлял проблему наблюдателя Пуанкаре.
Во-первых, он считал, что именно свойства наблюдателя в первую очередь определяют картину доступного этому наблюдателю мира. Без модели наблюдателя говорить о картине мира вообще бессмысленно. В классической картине мира ПОДСОЗНАТЕЛЬНО предполагается наблюдатель с идеально твердой линейкой и эталонными часами. Пуанкаре показал, что именно подсознательность этой модели наблюдателя и приводит к парадоксам теории относительности, например, когда длина твердой линейки должна сокращаться. Перевод этих проблем из области подсознательного в область сознательного осмысления должен снять все парадоксы. В нашем мире идеально жестких твердых тел не существует. Лишь приблизительно мы можем считать какие-то тела достаточно жесткими. И в этом приближении удобнее пользоваться преобразованиями Галилея. Если допустить существование идеально жестких твердых тел - никакая теория относительности вообще не нужна. Я нанесу на эти тела координаты (сделаю линейку), расставлю часы, согласую их раз и навсегда - и при относительном движении вдоль линейки всегда буду точно знать местное время и координаты. Проблема относительности состоит именно в том, что такой абсолютно жесткой линейки и точных часов не существует в принципе. Только я нанесу координату и сверю часы - в следующее мгновение я уже не могу быть уверен, что мои часы не ушли, а расстояние не сдвинулось. И это даже без всякого движения, даже в покое - мне постоянно надо сверять часы и расстояние. Как это сделать? В нашем мире для этого наиболее УДОБНЫ световые сигналы, которые по принятой нами (опять же по соображениям, прежде всего, УДОБСТВА) электродинамике Максвелла должны распространяться с постоянной скоростью, которую целесообразно принять как эталон - единицу измерения пространства-времени.
Наблюдатель, выбравший эталоном скорость света, неизбежно приходит к преобразованиям Лоренца. В нашем мире это наиболее удобная формулировка принципа относительности. Особенно в космических масштабах, где твердых тел для измерения расстояний нет даже приблизительно. Но если окружающий наблюдателя мир является сильно ионизированной плазмой, ему будет не очень удобно считать скорость поглощаемых и переизлучаемых световых импульсов постоянной.
Но это еще только начало проблемы. Наблюдатель, живущий в мире вообще без твердых тел (даже приблизительно) - например, среди жидких, бесформенных образований - вообще не сможет построить привычную нам геометрию. Скорее он построит картину пространства типа топологии. Соответственно и понятие времени у него будет совершенно иным. Подобные проблемы будут и в мире долгоживущих медлительных существ. Только потянулся за эталонной линейкой, чтобы измерить расстояние, а она уже за прошедшую тысячу лет проржавела и рассыпалась во прах. Для таких наблюдателей картина мира будет соответствующей и очень далекой от наших подсознательных представлений.
В мире бесконечной теплопроводности будет совершенно отсутствовать понятие температуры, потому что разница температур будет мгновенно выравниваться. Наблюдатель, живущий на идеально сферической планете большого радиуса, будет считать ускорение свободного падения мировой константой.
Еще очень важное свойство наблюдателя - способность двигаться так, чтобы своими движениями компенсировать изменения пространственного расположения наблюдаемых явлений. Наблюдатель лишенный такой способности вообще не сможет построить понятия пространства - все внешние изменения будут казаться ему не передвижениями, а переменами состояния внешней среды вроде температуры или давления. Но если наблюдатель будет способен перемещаться во времени... Невозможно даже предположить, какая картина будет ему представляться.
Но в любом случае наблюдатель воспринимает свой мир не в виде постоянно существующих вещей - твердых или аморфных - но в виде событий. Здесь Пуанкаре использует термины - ощущения или впечатления, однако понятно, что эти ощущения являются по существу точечными событиями в пространстве-времени. Картина мира фактически определяется способом классификации этих впечатлений в памяти наблюдателя. Эта память является единственной постоянно существующей вещью в нашем мире событий. То есть наблюдатель строит, прежде всего, свое собственное ПСИХОЛОГИЧЕСКОЕ пространство-время. Уже потом на основе психологического пространства-времени в процессе сопоставления субъективных впечатлений наблюдатели приходят к условным соглашениям о свойствах физического пространства-времени, так чтобы оно было объективным, общим для всех наблюдателей - и в движении и в покое. Подчеркнем, что для Пуанкаре пространство и время - прежде всего психологические категории, обусловленные свойствами модели наблюдателя, а потом уже четыре буквы в преобразованиях Лоренца. Именно поэтому все решающие парадоксы современной физики основаны не на физических, а на психологических и биологических свойствах наблюдателя, которые, якобы, должны объясняться физикой биомолекул. Например, парадокс близнецов или кот Шредингера. Разрешить эти парадоксы или даже хотя бы просто рассуждать о них в отрыве от конкретной модели наблюдателя - по меньшей мере преждевременно.
Итак, любая картина мира должна начинаться не с туманных подсознательных представлений о пространстве-времени, но с ясной осознанной модели наблюдателя. Свойства этой модели должны быть выбраны так, чтобы этому наблюдателю было наиболее удобно построить его собственную картину мира максимально соответствующую нашим наблюдениям. Поэтому никакая картина мира, никакая геометрия пространства-времени не может быть истинной или ложной. Она может быть только более или менее удобной для данной модели наблюдателя.
И здесь самое главное - Пуанкаре успел заложить основы такой модели. В книгах 'Наука и гипотеза глава 2 [1, стр. 27] и 'Ценность науки' главы 3-4 [1, стр. 233] он рассматривает, как произвольный наблюдатель записывает доступную ему информацию в некоторую базу данных (в нашей современной терминологии). Каковы должны быть свойства этой базы данных, чтобы наблюдателю было удобно считать свой мир трехмерной непрерывностью? Здесь я умолкаю и оставляю читателя наедине с Пуанкаре. Я и так слишком увлекся, пытаясь пересказать гениальные мысли своими словами. Лишь подчеркну, что тот, кто окажется способен развить идеи Пуанкаре в современной терминологии станет достойным наследником великого ученого. Где ж вы, умелые, с бодрыми лицами...
Если развить наследие Пуанкаре не удастся - в любом случае читатель сборника 'О Науке' значительно углубит понимание картины мира в целом и картины пространства-времени в частности. Пока остальные пребывают в убеждении, что Пуанкаре так и недопонял теорию относительности.
Например, в Википедии (https://ru.wikipedia.org/wiki/Пуанкаре,_Анри) приведены известные слова де Бройля о том, что Пуанкаре, якобы, не смог понять значение идеи относительности во всей её грандиозности. А в послесловии к сборнику 'О Науке' [3] авторы приводят эти же самые слова в диаметрально противоположном смысле - как пример гениальной проницательности Пуанкаре и недопонимания проблемы де Бройлем и другими современниками. Скорее всего, статья [3] осталась недостаточно изученной авторами Википедии, хотя сборник 'О Науке' приведен Википедией в списке литературы. Конечно, рано или поздно все станет на свои места и заслуги Пуанкаре будут общепризнаны. Однако сейчас подобные недоразумения важны не только для истории науки. Это мешает более глубокому пониманию теории относительности и порождает излишние комплексы у молодежи. Дескать, если вся теория относительности создана исключительно уникальным озарением Эйнштейна без ссылок на предшественников и эксперименты - как я смогу там понять чего-то. Глубокое изучение наследия Пуанкаре и осознание реальной истории трудного рождения теории относительности (не менее трудного, чем рождение квантовой механики) должно эти комплексы снять. Если даже лучшие умы с трудом продирались через дебри подсознательного недоумения - то и мы, грешные, сможем мало-мальски уразуметь проложенный ими ход мыслей хотя бы в общих чертах.
Литература
1. Пуанкаре А. О науке.- М.: Наука, 1990.
http://ilib.mccme.ru/Poincare/O-nauke.htm
2. Тяпкин А.А., Шибанов А.С. Пуанкаре (ЖЗЛ)
3. Панов М.И., Тяпкин А.А., Шибанов А.С. Анри Пуанкаре и наука начала ХХ века. - в кн. Пуанкаре А. О науке.- М.: Наука, 1990.