Может ли пространственно-временной континуум взаимодействовать с материей

В домарксистской философии и в естествознании вплоть до XX века господствовали такие взгляды на природу пространства и времени, которые приводили к отрицательному ответу на поставленный в заголовке этой статьи вопрос или даже делали самую постановку его бессмысленной. Очень ярко отрицание взаимодействия пространства и времени с материей выражено в «Математических началах натуральной философии» И. Ньютона.

«Абсолютное, истинное, математическое время, — пишет Ньютон, — само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему протекает равномерно и иначе называется длительностью».

То же самое утверждается и относительно пространства: «Абсолютное пространство по самой своей сущности безотносительно к чему бы то ни было внешнему остается всегда одинаковым и неподвижным» («Математические начала натуральной философии». «Известия Морской академии», вып. IV, стр. 30. 1915).

Однако на практике эта концепция никогда не проводилась последовательно. Сам Ньютон на той же странице определяет абсолютное движение как движение относительно этого абсолютного пространства.

Далее он рассматривает эксперимент с вращающимся ведром, позволяющий физически определить абсолютное движение. Он считает, что физической причиной образования вогнутой поверхности воды является существование абсолютного пространства. Следовательно, пространство, по Ньютону, воздействует на физические явления, что находится в явном противоречии с его утверждением, что пространство «безотносительно к чему бы то ни было внешнему».

В других случаях, например, у Декарта, отчасти также и у Ньютона, взаимодействие материи с пространством заменялось ее взаимодействием с особым гипотетическим веществом — эфиром, якобы заполняющим все пространство. Гипотеза эфира использовалась в значительной мере именно для того, чтобы объяснить те явления, которые не желали объяснять взаимодействием пространства и времени с материей. Признание такого взаимодействия считалось совершенно бессмысленным, поскольку пространство и время не наделялись никакими физическими свойствами.

На смену ньютоновской механике пришла теория относительности. При создании одной из основных ее частей — теории тяготения (так называемой «общей теории относительности») — Эйнштейн исходил из убеждения, что пространство и время, или, выражаясь языком теории относительности, «пространственно-временной континуум», не могут влиять на материю. Он критикует Ньютона не за то, что последний считал пространство и время существующими «вне всякого отношения к материи», а как раз наоборот — за то, что при построении системы механики у Ньютона пространство и время фактически оказывались во взаимодействии с материей. Характерно, что Эйнштейн отбрасывает концепцию классической механики, а также (в этом пункте) и специальной теории относительности, только потому, что они, как он сам открыто признает, не удовлетворяют его с философской точки зрения. При этом он ссылается непосредственно на Э. Маха. В своей первой и основной работе по общей теории относительности Эйнштейн пишет: «Классической механике и, не в меньшей степени, специальной теории относительности присущ некоторый теоретико-познавательный недостаток, который, пожалуй впервые был с ясностью отмечен Э. Махом» (сборник «Принцип относительности», стр. 232— 233. 1935. Замечания Маха см. в его «Механике», гл. II, § 6).

Этот недостаток Эйнштейн выясняет на примере с двумя удаленными друг от друга одинаковыми жидкими телами S₁ и S₂. Пусть каждое тело, рассматриваемое наблюдателем, покоящимся относительно другого тела, вращается вокруг линии, соединяющей центры тяжести этих масс, с постоянной угловой скоростью. Пусть в результате измерения оказалось, что поверхность тела S₁ — шар, а поверхность S₂ — эллипсоид вращения. Что же может явиться причиной различного поведения тел S₁ и S₂? Механика Ньютона этой причиной считает влияние абсолютного пространства. S₁ покоится относительно этого пространства и поэтому остается шаром, S₂ вращается, что приводит к возникновению сил инерции, превращающих его в эллипсоид вращения.

Такое объяснение не может удовлетворить Эйнштейна, поскольку, по его мнению, ответ на поставленный выше вопрос «может быть только тогда признан удовлетворительным^[1] с теоретико-познавательной стороны, когда обстоятельство, указанное в качестве причины, является наблюдаемым опытным фактом; ибо закон причинности только тогда имеет смысл суждения о явлениях в мире нашего опыта, когда в качестве причин и следствий в конечном итоге оказываются лишь факты, могущие быть наблюдаемы- м и» (там же, стр. 233).

Классическая же механика не соответствует требованиям, выставляемым Эйнштейном. «Законное галилеево пространство (или относительное по отношению к нему движение), которое при этом вводится, — пишет Эйнштейн, — есть однако только фиктивная причина, но не наблюдаемый факт. Таким образом ясно, что ньютонова механика в рассматриваемом случае удовлетворяет требованию причинности не реально, но кажущимся образом, делая ответственным за наблюдаемое различное поведение тел S₁ и S₂ только фиктивную причину R₁» (там же, стр. 234).

Эта «фиктивная причина» в эйнштейновской теории тяготения затем изгоняется из физики. На место пространства становятся тела, то есть «отдаленные массы вселенной». Их действием и объясняется различное поведение тел S₁ и S₂.

Таким образом, уже не абсолютное пространство, а отдаленные массы определяют инерцию тел. Это положение обычно называют принципом «относительности инерции». Как мы видим, оно тесно связано с отрицанием возможности влияния пространственно-временного континуума на поведение материальных тел.

Эта возможность отрицается не только лично Эйнштейном, но и всей его школой. Последователи Эйнштейна выражают эту идею еще ярче и определеннее. Так, например, Макс Борн решительно заявляет: «Пространство как причина физических явлений должно быть устранено из картины мира» («Теория относительности Эйнштейна и ее физические основы», стр. 227. 1938).

А. Эддингтон, пытаясь найти такое положение, которое можно было бы считать основой всей теории относительности, отрицает возможность установления какого-либо взаимоотношения между пространственно-временным континуумом и материей. Он выражает сожаление по поводу того, что обычно на положение какого-нибудь тела «смотрят, как на физический факт, — как на совпадение с чем-то, что смутно мыслится, как данная индивидуальная точка пространства — тогда как расстояние рассматривается, как абстракция или как результат, который можно вычислить, когда известны положения» («Математическая теория относительности», стр. 14. 1933).

Эта точка зрения исходит из признания реальности пространства. Она не устраивает Эддингтона, для которого, так же как и для Эйнштейна, пространство является просто фикцией. Поэтому он предлагает отношение тела к пространству (локализация) заменить отношением тела к телу (расстояние).

«Мы, — пишет Эддингтон, — собираемся усвоить взгляд, который обратен этому. Протяжение (расстояние, интервал) является теперь основным, а локализация предмета есть результат вычислений… Таким образом, наша основная гипотеза заключается в следующем: Все, что связано с локализацией и входит в круг опытных знаний — все, что мы можем знать о расположении событий, — содержится в соотношении протяжения между парами событий» (там же).

Реакционный смысл изложенной концепции ясен уже из того, что одним из ее следствий является эквивалентность систем Птолемея и Коперника. С точки зрения интервалов между событиями все равно, считать ли, что Солнце вращается вокруг Земли или же Земля вокруг Солнца. Интервалы в обоих случаях будут одинаковыми. Равенство же интервалов, по Эддингтону, означает одинаковость самих систем. «Если мы имеем, — пишет Эддингтон, — систему S, состоящую из событий A, В, С, D,… и систему S₁, состоящую из событий A₁, B₁, C₁, D₁,… то основная гипотеза утверждает, что обе системы при наблюдении окажутся совершенно одинаковыми, в том, и только в том случае, когда все пары соответственных интервалов в обеих системах равны, т. е. AВ=A₁В₁…» (там же).

Таким образом, системы Птолемея и Коперника оказываются «совершенно одинаковыми». Становятся бессмысленными утверждения классической механики о том, что ускоренное движение тел относительно пространства может быть обнаружено на опыте. Утверждение о том, что пространство не оказывает никакого влияния на физические явления, несомненно уничтожает ту основу, исходя из которой классическая механика решала спор между системами Птолемея и Коперника в пользу Коперника.

Нетрудно показать несостоятельность изложенных взглядов Эйнштейна и его последователей.

По сути дела, единственным аргументом, приводимым для их обоснования, является утверждение, что пространство не наблюдаемо и потому не может быть причиной физических явлении. Следовательно, надо полагать, что физическая теория должна рассматривать только те объекты, которые наблюдаемы. Но эта программа, несмотря на то, что она неоднократно провозглашалась философами идеалистического лагеря, никогда не проводилась последовательно. Уже у Маха было в этом отношении много противоречии, однако он все же отрицал существование атомов и молекул, поскольку мы их непосредственно не ощущаем, и называл их «почтенным шабашем ведьм».

Эйнштейн, как физик XX века, несомненно убежден в объективном существовании атомов, молекул и еще многого из того, что непосредственно не наблюдаемо. Соответственно он не отрицает и способности этих объектов влиять на то, что входит в сферу нашего наблюдения. Например, причины такого наблюдаемого макроявления, как взрыв атомной бомбы, лежат в области микромира и непосредственно не наблюдаемы. Однако Эйнштейн считает возможным отрицать влияние пространства на физические явления на том основании, ‘что оно не наблюдаемо. Непоследовательность очевидна. А разве те «отдаленные массы», которые Эйнштейн предлагает вместо пространства в качестве причины физических явлений, наблюдаемы? Мы наблюдаем в наши самые сильные телескопы лишь ничтожно малую часть вселенной. Правда, могут возразить, что эти тела, как и многое другое, мы не можем наблюдать лишь по «техническим причинам», вследствие несовершенства наших приборов, а пространство не наблюдаемо принципиально. Однако наблюдение «отдаленных масс» может быть лишь опосредованным, может осуществляться лишь через другие явления. Но в таком случае почему же отрицается возможность опосредованного наблюдения пространства? Ведь явления, связанные с возникновением сил инерции, рассматривались классической физикой как физические проявления существования абсолютного пространства.

Последовательное проведение «принципа наблюдаемости» означает признание в качестве реальности только того, что наблюдаемо непосредственно.

Ясно, что провести последовательно этот принцип, как и вообще все положения субъективного идеализма, невозможно, не скатившись на позиции крайнего солипсизма. Если быть последовательным, то нельзя высказывать суждения даже такого типа: «Я видел», «Я слышал» и т. д., — так как, во-первых, неизвестно, существую ли «я», поскольку в опыте «я» непосредственно не дано, дан лишь поток переживаний; во-вторых, нельзя говорить о себе в прошедшем времени, так как прошедшее состояние в опыте также не дано; оно не наблюдаемо. Непосредственно наблюдаемо лишь настоящее.

Таким образом, последовательно проводя принцип наблюдаемости, необходимо ограничиться только такими фразами, как «тепло», «холодно», «темно» и т. д. Ясно, что всякая наука в таком случае будет невозможна. Поэтому основанная на принципе наблюдаемости аргументация Эйнштейна и его сторонников является несостоятельной, а требование устранения пространства как причины физических явлений и замены его действия действием масс — совершенно произвольным.

Как же обстоит дело с практическим осуществлением этого требования? Попытка провести последовательно принцип относительности инерции, связанная с введением так называемого космологического члена в уравнения общей теории относительности, как известно, окончилась полной неудачей. Эйнштейн сам был вынужден от нее отказаться.

Эддингтон признает, что попытка объяснения влиянием одних только масс тех эффектов, которые раньше объяснялись действием пространства, не привела к успеху (см. «Пространство, время и тяготение», стр. 153. 1923).

В своей лекции о возникновении общей теории относительности, прочитанной в 1933 году в Глазго, Эйнштейн был вынужден признать, что идея Маха, несмотря на то, что она нравилась ему. все же не послужила подлинной основой новой теории (Einstein «The origins of the general theory of relativity», p. 6. Glasgow. 1933).

И это не удивительно, поскольку основное содержание указанной теории не только не вытекает из утверждений Маха, что пространство якобы не может влиять на физические явления, но явно противоречит этим утверждениям.

В самом деле, через всю теорию тяготения красной нитью проходит мысль о качественности пространственно-временного континуума. Если в ньютоновской физике, например, пространство наделялось лишь одним свойством — протяженностью — и каждая его часть считалась абсолютно тождественной любой другой его части, то в теории тяготения Эйнштейна пространство обладает самыми разнообразными метрическими свойствами и каждая его часть отличается от другой.

«Представление о физически пустом пространстве, — пишет Эйнштейн, — окончательно устраняется… пространственно-временной изменяемостью взаимных соотношений масштабов и часов; сюда присоединяется еще то обстоятельство, что «пустое пространство» в физическом отношении ни однородно, ни изотропно, мы вынуждены его состояние описать при помощи десяти функций — гравитационных потенциалов gμν» («Эфир и принцип относительности», стр. 21. 1921).

Но самое важное заключается в том, что согласно теории тяготения указанные свойства пространственно-временного континуума не существуют независимо от материи, которая в нем находится. Они определяются свойствами этой материи. Какова масса материи, то есть каковы компоненты гравитационного потенциала, таковы и компоненты так называемого метрического тензора, характеризующего геометрию пространственно-временного континуума.

Таким образом, эта теория устанавливает тесную зависимость свойств пространства и времени от свойств материи.

Однако может ли эта связь быть односторонней, то есть может ли быть, чтобы материя определяла пространство и время, а материальные процессы от свойств пространственно-временного континуума ни в каком отношении не зависели? Обобщая опыт развития науки, в частности естествознания, Энгельс писал: «…причина и следствие суть представления, которые имеют значение, как таковые, только в применении к данному отдельному случаю; но как только мы будем рассматривать этот отдельный случай в его общей связи со всем мировым целым, эти представления сходятся и переплетаются в представлении универсального взаимодействия, в котором причины и следствия постоянно меняются местами; то, что здесь или теперь является причиной, становится там или тогда следствием и наоборот» («Анти-Дюринг», стр. 22. 1952).

Энгельс здесь указывает на существование общей диалектической закономерности, действующей всегда, когда есть причина и следствие. Не представляют исключения из нее и взаимоотношения между пространственно-временным континуумом и материей. Если материя в одной связи определяет свойства пространства и времени, то в другой связи эти свойства должны как- то воздействовать на поведение материальных тел.

Такое воздействие не только фактически признается, но и детально изучается в общей теории относительности. Если раньше, в ньютоновской механике, считалось, что такое важнейшее свойство материи, как тяготение, является первоначальным, прирожденным материи и не связано со свойствами пространства и времени, то в теории тяготения Эйнштейна тяготение считается обусловленным исключительно свойствами пространственно-временного континуума. Тела притягиваются друг к другу вследствие искривления пространства-времени. Это тяготение тем сильнее, чем больше мера искривления, определяемая так называемым тензором кривизны Римана — Кристоффеля, чем сильнее метрика пространственно-временного континуума отличается от эвклидовой. Указанные идеи лежат в основе новой теории тяготения, к которой, в сущности, сводится основное содержание общей теории относительности. Эта теория попыталась вскрыть причину всемирного тяготения, которая была найдена в свойствах пространственно-временного континуума, что явно противоречит изложенным выше философским установкам Эйнштейна.

Приведенный пример убедительно свидетельствует о той реакционной роли, которую играет идеалистическая философия в науке. Она определяет не только неправильную интерпретацию полученных результатов, но дает неправильное направление и самим исследованиям, тормозит эти исследования, и если они все же приводят к важным практическим результатам, то не благодаря идеалистической философии, а помимо нее.

Такую же реакционную роль играет и метафизический метод. Действительный научный прогресс у некоторых крупных ученых достигается под давлением фактов вопреки метафизическим или идеалистическим установкам самих исследователей.

Так, например, Ньютон, будучи метафизиком, считал, что абсолютное пространство существует «вне всякого отношения» к материи, а на практике в его теории это пространство было тесно связано с материей, обусловливая ее инерцию, то есть инертную массу тел.

Аналогично Эйнштейн, будучи субъективным идеалистом, полагает, что пространство как причина физических явлений должно быть устранено из картины мира, а на практике, в своей теории, считает свойства пространства и времени причиной такого важного физического явления, как всемирное тяготение, связанное, как известно, с гравитационной массой тел.

Может ли пространственно-временной континуум быть причиной также и других физических явлений, кроме тяготения? В общей теории относительности этот вопрос не разработан, однако Эйнштейн и его последователи— Эддингтон, Вейль, Схоутен и другие — пытаются создать новую теорию— так называемую единую теорию поля, в которой не только тяготение, но и электромагнитное взаимодействие зарядов должно определяться свойствами пространства-времени. При построении этой теории Эйнштейн исходит из признания реальности поля, то есть пространственно-временного континуума, наделенного определенными свойствами. «Для современного физика, — пишет Эйнштейн, —электромагнитное поле столь же реально, как и стул, на котором он сидит» (А. Эйнштейн, Л. Инфельд «Эволюция физики», стр. 144. 1948).

Мало того, Эйнштейн считает поле не просто реальностью, но даже единственной реальностью, к которой он, руководствуясь махистским принципом экономии мышления, пытается свести другую реальность — вещество. «Не можем ли мы отказаться от понятия вещества и построить чистую физику поля?» — спрашивает Эйнштейн (там же, стр. 222) и далее рисует соблазнительную с его точки зрения перспективу: «Мы могли бы рассматривать вещество как такие области в пространстве, где поля чрезвычайно сильны. Таким путем можно было бы создать основы новой философии. Ее конечная цель состояла бы в объяснении всех событий в природе структурными законами, справедливыми всегда и всюду… В нашей новой физике не было бы места и для поля, и для вещества одновременно, поскольку единственной реальностью было бы поле».

Эта же мысль еще более определенно выражена в статье «Физика и реальность»: «Одно кажется мне, однако, достоверным: в фундамент последовательной теории поля не должно входить наряду с понятием поля понятие частицы» (журнал «Под знаменем марксизма» № 11—12 за 1937 год, стр. 120).

Таким образом, Эйнштейн, начав с утверждения, что единственной реальностью являются тела, то есть вещество, а пространство не может влиять на физические явления, пришел в конце концов к прямо противоположному положению — к признанию единственной реальностью пространства с его свойствами. Характерно, что там и здесь он руководствовался махистской философией — в первом случае так называемым «принципом Маха», а во втором — принципом «экономии мышления».

В обоих случаях эта философия явилась причиной неудач в области физики. Попытки создания единой теории поля ни к чему не привели.

Однако, несмотря на то, что выведение всех свойств материи из свойств пространства и времени является совершенно неправомерным, наличие взаимодействия между пространственно-временным континуумом и материей подтверждается теми эффектами, которые свидетельствуют об истинности теории тяготения, основанной на признании этого взаимодействия, то есть прежде всего аномалией в движении перигелия Меркурия, отклонением лучей света от прямой линии около массивных тел и красным смещением.

В советской физике вопрос о взаимодействии пространственно-временного континуума с веществом наиболее подробно разработан Д. Д. Иваненко. В отличие от Эйнштейна Д. Д. Иваненко не стихийно приходит к признанию этого взаимодействия, а сознательно кладет его в основу своих исследований. При этом используются результаты общей теории относительности. «Наличие гравитации, — пишет Д. Д. Иваненко, — полностью сводится к искривлению четырехмерного пространства—времени. Так как, согласно Эйнштейну, искривление геометрии вызывается любым веществом, то, тем самым, впервые пространство—время оказывается связанным с другими видами вещества и подверженным их воздействию» (журнал «Успехи физических наук». Т. XXXII, вып. 2 за 1947 год, стр. 180.).

Таким образом, гравитационное поле Д. Д. Иваненко понимает просто как один из видов вещества. Разные виды вещества могут превращаться друг в друга, поэтому обычное вещество может перейти в гравитацию и наоборот (см. его статью «Элементарные частицы и их взаимодействия». Журнал «Успехи химии». Т. XVII, вып. 5 за 1948 год, стр. 545). Иваненко предсказывает эффект, аналогичный порождению двумя фотонами пары электрон — позитрон. Эта пара, согласно гипотезе Иваненко, может быть порождена также двумя квантами гравитационного поля — гравитонами.

Такие превращения, согласно Д. Д. Иваненко, соответствуя принципам диалектического материализма, открывают перспективы создания новой физической единой картины мира — «генеральном» теории всех частиц и полей» (см. А. Соколов, Д. Иваненко «Квантовая теория поля», стр. 526—527. 1952).

Однако такое единство не только не соответствует принципам диалектического материализма, но означает резкое противоречие со взглядом на пространство и время, как на формы бытия материи. Ясно, что формы бытия не могут превратиться в свое содержание и наоборот. Такое превращение противоречило бы самому понятию формы. Так, если жизнь есть форма существования белковых тел, то она не может превратиться в сами белковые тела. Если движение — форма бытия материи, то оно не может превратиться в самое материю и наоборот. Превращение пространства и времени в свое содержание и материальных частиц в пространство и время столь же бессмысленно, как и превращение движения в материю и материи ч движение. Поэтому вполне прав И. В. Кузнецов, когда он пишет, критикуя концепцию Д. Д. Иваненко: «Если со всего этого снять покров «превращений» одного вида «физической реальности» в другой, создающий впечатление некоей диалектичности, и кратко выразить суть вышеприведенных рассуждений проф. Д. Д. Иваненко, то мы приходим к следующему итогу: материя превращается в пространство-время, а пространство и время превращаются в материю. Никакой диалектики в этом нет. Налицо удивительная путаница… Но как бы ни сооружал подобного рода «физические» понятия Д. Д. Иваненко, «подводя» материю, с одной стороны, и пространство и время, с другой, — под понятие «физическая реальность», ему не отделаться от вопроса: как же в действительности материя может «превращаться» в формы своего бытия, а эти последние — в материю? А этот вопрос является роковым для всей точки зрения Д. Д. Иваненко» («Известия АН СССР. Серия истории и философии». Т. IX, № 3 за 1952 год, стр. 270).

Сказанное не означает, что мы должны a priori, исходя только из философских соображений, отрицать возможность превращения гравитонов в вещество. Такое превращение будет противоречить пониманию пространства и времени как форм существования материм только в том случае, если стоять на позициях определенной физической теории, то есть в данном случае, если считать, что гравитационное поле является выражением свойств пространства-времени.

Только тогда, когда, во-первых, пространство и время признаются формами существования материи и, во-вторых, гравитационное поле считается выражением свойств пространства и времени, нельзя говорить о превращении этого поля в вещество и наоборот. Д. Д. Иваненко, будучи последовательным, должен был бы отказаться либо от понимания пространства и времени как форм существования материи, либо от утверждения, что поле тяготения выражает свойства пространственно-временного континуума. Д. Д. Иваненко не делает ни того, ни другого.

Однако последовательное развитие некоторых из его замечаний в «Квантовой теории поля» могло бы привести как к той, так и к другой из указанных альтернатив.

Так, например, он пишет: «Точно так же в значительной мере вне рамок современной теории находится вопрос относительно «генеральной» теории всех частиц, в которой была бы выяснена более глубоко связь частиц друг с другом и, возможно, установлено наличие некоторого основного мирового поля, возбужденными состояниями которого являлись бы отдельные частицы, и тем самым продвинут вопрос о предсказании новых частиц» (А. Соколов, Д. Иваненко «Квантовая теория поля», стр. 566).

Такая программа, по существу, совпадает с программой сторонников единых теорий поля, от которой она отличается лишь средствами, ведущими к достижению общей цели — сведению материи к свойствам пространства и времени. Последовательная ее реализация приведет к утверждению, что не пространство и время являются формами существования материи, а, наоборот, материя есть форма бытия пространственно-временного континуума.

В другом месте Д. Д. Иваненко пишет: «Важно отметить, что в то время как в теории любого иного поля метрический тензор gμν остается классической неоператорной величиной, в квантовой теории сами компоненты gμν являются «координатами» поля и в качестве волновых функций подвергаются квантованию, так же как спиноры, псевдоскаляры, векторы A_μ и т. д., описывающие электроны, мезоны, электромагнитное поле и другие частицы и поля. Поэтому в данном случае речь идет о построении квантовой теории поля в «аморфном» пространстве, метрическая структура которого не уточняется» (там же, стр. 654—655).

Утверждение об «аморфности» пространства идет в разрез со всей современной теорией тяготения. Поэтому оно должно привести к отказу от основного положения этой теории, согласно которому гравитационное поле выражает строго определенные метрические свойства пространства-времени.

Развивая дальше рассуждения в этом направлении, можно было бы избежать затруднения, связанного с превращением свойств пространства в материю. Но это привело бы к отбрасыванию важных физических результатов, уже полученных теорией тяготения. Поэтому Д. Д. Иваненко, стоящий, как он сам неоднократно подчеркивает, на позициях этой теории, рассматривает «аморфность» пространства не как объективный факт, а как временное построение, своего рода «леса», которые будут убраны впоследствии в результате уточнения метрических свойств пространства.

Необходимо отметить, что такое уточнение будет означать признание того, что эти свойства выражаются каким-то новым, отличным от гравитационного, полем. Для такого предположения пока нет никаких физических оснований. Однако, если будет показано существование такого поля, то, оставаясь на исходных позициях Д. Д. Иваненко, мы ни на шаг не продвинемся вперед в решении рассматриваемой проблемы, поскольку новое поле можно будет опять считать разновидностью вещества, так же как и гравитацию. Это новое вещество опять-таки нужно поместить в какое- то вначале «аморфное» пространство, при уточнении структуры которого необходимо будет признать новое поле, и так до бесконечности.

Таким образом, мысль Иваненко, связанная с игнорированием метрической структуры пространства-времени, исследованной в теории тяготения, не будучи проведена последовательно, не приводит к преодолению указанных выше трудностей.

Очевидно, совершенно порочен и первый из отмеченных выше путей, ведущий через единую теорию поля к отказу от понимания пространства и времени как форм существования материи, поскольку это положение диалектического материализма основано на результатах, полученных всем естествознанием в целом и в особенности современной физикой.

Поэтому практически единственная возможность избежать противоречий заключается в отказе от утверждений о возможности превращения гравитационного поля в материю и наоборот.

Как же в таком случае следует понимать взаимодействие пространственно-временного континуума с материей? Поскольку пространство и время представляют собой формы существования материи, то взаимоотношение между ними и материей такое же, как между формой и содержанием вообще.

Содержание всегда оформлено. Материя существует не иначе как в пространстве и времени. «Бытие вне времени есть такая же величайшая бессмыслица, как бытие, вне пространства» (Ф. Энгельс «Анти- Дюринг», стр. 49).

С другой стороны, форма не может существовать вне своего содержания, она всегда присуща определенному содержанию. Это значит, что пространство и время не существуют вне материи — они всегда «заполнены» материей. Материей, заполняющей пространство, может быть как вещество, так и поле.

Как показала современная квантовая теория электромагнитного поля, физические проявления этого поля существуют и там, где нет никаких фотонов. Существует поле без фотонов, так называемое «нулевое поле», которое сплошь заполняет пространство (см. Д. Иваненко, А. Соколов «Классическая теория поля», стр. 450— 471. 1951, а также статью Д. И. Блохинцева в сборнике «Философские вопросы современной физики», стр. 392— 395). Поэтому, как справедливо отмечает Д. И. Блохинцев, «…то, что мы называем пустотой, на самом деле является некоторой средой» (там же, стр. 393).

Всякая форма обладает не только определенным содержанием, но вместе с тем и характеризующими ее признаками. Бескачественная форма не могла бы выполнять функции, которые присущи ей, как форме данного содержания. Поэтому В. И. Ленин подчеркивает существенность формы (см. «Философские тетради», стр. 119. 1947).

В качестве примера можно указать на логическую форму мыслей, которая сама по себе обладает качественной определенностью, исследуемой в логике.

Движение, как изменение вообще, будучи формой существования материи, обладает качествами, которые выражаются в общих законах, изучаемых диалектикой.

Точно так же пространство и время обладают метрическими, топологическими и иными свойствами, которые можно исследовать как свойства форм, независимо от заполняющего их конкретного содержания.

Всякая форма обладает относительной самостоятельностью, независимостью от конкретных особенностей содержания. Поэтому возможны науки, изучающие различные формы как таковые, независимо от их содержания. К таким наукам относятся, например, формальная логика, грамматика, геометрия и кинематика.

Формулы геометрии относятся к пространственной форме существования тел как таковой и не зависят от таких конкретных особенностей этих тел, как, например, их вкус, цвет, запах и т. п.

Однако независимость свойств формы от свойств содержания не является абсолютной. В конечном счете форма определяется именно содержанием, хотя и не всеми его конкретными особенностями, а лишь некоторыми, особенно тесно связанными с данной формой, его качествами.

Например, основные качественные характеристики движения в широких пределах не зависят от конкретных особенностей движущихся тел. Одинаковым движением могут обладать качественно разнородные объекты. И, тем не менее, основные формы движения, такие, как механическое, биологическое движение, теплота, электричество и т. д., в общем соответствуют определенным типам материи. На пример, биологическая форма движения — жизнь — присуща лишь белковым соединениям, понятие теплоты неприменимо к одной молекуле и т. д. Механическое перенесение форм движения с одного типа материи на другой приводит к трудностям, например, в квантовой механике.

Сказанное не означает невозможности исследования той или иной формы в абстракции от всякого содержания. Такая абстракция вполне правомерна, когда изучаются особенности самой формы. Однако она перестает быть правомерной, когда ставится вопрос о причинах возникновения или изменения этих особенностей.

Поэтому нельзя абстрагироваться от материального содержания пространства и времени при исследовании причин того, почему пространственно-временной континуум обладает теми или иными конкретными свойствами. Эти свойства, будучи независимы от целого ряда качественных характеристик материи, таких, как цвет, температура, электрический и магнитный заряд и т. д., определяются, тем не менее, некоторым качеством материи, особенно тесно связанным с пространственно-временной формой ее существования. Как показано в общей теории относительности, таким качеством материи является масса.

Таким образом, воздействие материи на пространство и время следует понимать как связь содержания со своей формой. Эта связь, как и всякая другая, является двусторонней, то есть взаимосвязью. Качества, присущие форме, оказывают обратное влияние на ее содержание. Так, изменение движения тела оказывает сильное влияние на его качественную определенность. Например, изменение движения пары электрон-позитрон может привести к их превращению в качественно новое образование — пару квантов электромагнитного поля. Современной физикой доказано, что такая важная характеристика материи, как масса, определяется скоростью.

Таким же образом воздействует на свое содержание и пространственно-временная форма существования материи. Способность оказывать влияние на материальные процессы вытекает из того факта, что пространство и время являются формами существования материи. Следовательно, с точки зрения диалектического материализма вполне очевиден положительный ответ на поставленный выше вопрос о возможности взаимодействия пространства и времени с материей. Такое взаимодействие представляет собой типичный пример взаимодействия формы и содержания. Только с этой точки зрения становятся вполне понятными установленные физикой конкретные факты проявления такого взаимодействия.

В связи со сказанным выше возникает ряд вопросов. Прежде всего вопрос о том, каким образом могут физически выражаться свойства, присущие пространственно- временному континууму. Современная теория тяготения считает, что эти свойства выражаются гравитационным полем. Но где критерии того, что именно данное поле, а не какое-либо другое выражает свойства пространственно-временного континуума? Таких критериев можно установить по крайней мере три.

Во-первых, поле, выражающее объективные свойства пространства и времени, не должно зависеть от выбора системы отсчета и поэтому не может быть уничтожено никаким преобразованием координат. Во-вторых, такое поле, будучи выражением свойств формы существования материи, не может превращаться в свое содержание, то есть в другие поля и вещество. В-третьих, такое поле, выражая свойства всеобщей формы существования материи, присущей любому материальному объекту, должно быть универсальным. Свойства пространства-времени должны оказывать свое влияние на движение любого объекта в пространстве и времени. Иными словами, любой материальный объект должен обладать зарядом, выражающим влияние на него со стороны этого поля. В-четвертых, движение тела в таком поле при отсутствии внешних воздействий должно определяться свойствами самого пространственно-временного континуума и поэтому не зависеть от конкретных особенностей данного тела, в частности от таких его физических свойств, как заряд, масса и т. д.

Из всех известных в настоящее время полей только гравитационное поле удовлетворяет всем перечисленным требованиям. Его нельзя уничтожить преобразованием координат, оно не превращается в другие поля и частицы (гипотеза о превращении гравитонов в вещество не получила пока никаких подтверждений). Зарядом, выражающим воздействие этого поля, то есть массой, обладают все без исключения материальные объекты, и, наконец, это поле влияет на движение предметов совершенно независимо от их физических свойств, что выражается в факте равенства величины ускорения в поле тяготения для всех тел.

Другие поля, например, электромагнитное, не удовлетворяют этим требованиям. Электромагнитное поле может превращаться в вещество — порождать пару электрон-позитрон. Оно влияет на движение тел в соответствии с их физическими свойствами — с величиной заряда. Существуют частицы, не обладающие никаким электрическим зарядом.

Поэтому электромагнитное поле выражает свойства не пространственно-временного континуума, а его содержания, чем и объясняется неудача попыток геометризации этого поля и объединения его с гравитационным в «единой теории поля».

Таким образом, данные, которыми располагает современная физика, говорят о том, что именно гравитационное поле может выражать свойства пространства-времени. Такое понимание гравитационного поля позволяет материалистически объяснить ряд важных и с физической и с философской точки зрения фактов. Например, тот факт, что всякое тело обладает массой, представляющийся неоспоримым при отождествлении массы с количеством материи, в случае отказа от этой точки зрения кажется уже более или менее случайным. В связи с этим возникло даже сомнение в том, можно ли считать обладание массой необходимым условием материальности.

Фридрих Энгельс, указав на то, что инерция является отрицательным выражением неуничтожимости движения, связал массу с формой существования материи — движением. В этом случае речь идет об инертной массе. Но и гравитационная масса оказывается связанной с формами существования материи — пространством и временем, поскольку гравитационное поле, зарядом которого является эта масса, выражает свойства пространственно-временного континуума. Отсюда следует, что любой материальный объект, движущийся в пространстве и времени, должен обладать инертной и гравитационной массами, несмотря на то, что масса не является количеством материи.

Однако, чем же объясняется поразительный факт постоянного равенства инертной и гравитационной масс, установленный с большой точностью? Этот факт является естественным следствием независимости движения тела в поле тяготения от физических свойств этого тела. Ясно, что при отсутствии этого равенства поле оказывало бы различное действие на движение разных тел в зависимости от величины их массы. Таким образом, таинственное, необъяснимое с точки зрения классической физики равенство инертной и гравитационной масс, то есть «гравитационного заряда» любого тела, естественно объясняется тем, что гравитационное поле выражает свойства пространственно-временного континуума. Для всех других полей заряд и инерция тела никак друг с другом не связаны.

С фактом принципиального равенства инертной и гравитационной масс связан еще один аргумент против эйнштейновской трактовки природы инертной массы, то есть против так называемого принципа относительности инерции. Гравитационная масса тела вызывает, согласно теории относительности, искривление пространственно-временного континуума, чем и объясняется явление тяготения. Таким образом, эта масса, обусловливая свойства пространства-времени, находится в тесной взаимосвязи с ними. Очень странно полагать, что принципиально равная ей инертная масса никак со свойствами пространства и времени не связана. Неудача попытки сведения инерционных свойств тел исключительно к действию отдаленных масс свидетельствует о необходимости учета влияния на эти свойства свойств пространственно-временного континуума, хотя это влияние может отличаться от того, которое утверждалось классической механикой.

Однако, если инертная масса связана со свойствами пространства-времени, то отсюда следует, что пространственно-временной континуум во всяком случае оказывает влияние на возникновение так называемых сил инерции и на связанные с действием этих сил эффекты, такие, как сплющивание вращающегося шара, размыв одного из берегов рек и т. д.

Тогда оказывается возможным говорить о различном отношении разных тел к окружающему их пространству. Вследствие этого системы Птолемея и Коперника не могут быть эквивалентными, так как они будут различаться прежде всего отношением движения планет к этому пространству. Это не противоречит основному физическому содержанию теории тяготения Эйнштейна (взятой без идеалистических философских наслоений), а, наоборот, соответствует ему, поскольку в этой теории пространство рассматривается как объективная реальность, обладающая определенными физическими свойствами, различными для разных его точек. Последнее дает объективный критерий для различения отдельных точек пространства.

Не исключена возможность того, что будущее развитие науки покажет, что и гравитационное поле не удовлетворяет отмеченным выше условиям выражения свойств пространства и времени, если, например, будет открыто превращение гравитонов в вещество или зависимость ускорения от каких-либо физических свойств тела. В таком случае необходимо будет искать новое поле, которое выразило бы свойства пространственно-временной формы бытия материи.

Этот факт изменит конкретные физические представления о взаимодействии пространственно-временного континуума с материей, но он ни в какой мере не подорвет те общие положения, которые связаны с признанием этого взаимодействия.

Опубликовано в журнале «Вопросы философии», 1954, № 3, с. 172-178.

1. «Удовлетворительный с теоретико-познавательной точки зрения ответ может, конечно, всегда еще оказаться физически неверным в том случае, когда он расходится с другими опытными данными» (примечание Эйнштейна). ↑