Эйнштейн (Жизнь, Смерть, Бессмертие)

Кузнецов Борис Григорьевич

12 Helle Zeit, 51.

"Релятивистская характеристика физического пространства" означает концепцию пространства, выводящую из его свойств характер происходящих в пространстве физических процессов. Подобная концепция должна, по мнению Эйнштейна, пользоваться иным математическим аппаратом по сравнению с современными дифференциальными уравнениями физики и механики.

Выше уже шла речь о физическом смысле этих дифференциальных уравнений. В них заданы отношения бесконечно малых приращений скорости частиц, а также бесконечно малых приращений действующих на частицы сил к бесконечно малым приращениям пространства и

369

времени. Физический смысл применения подобных уравнений состоит в том, что в любой сколь угодно малой пространственной области и в любой сколь угодно малый интервал времени что-то происходит и это что-то подчиняется законам

физики, которые выражаются в уравнениях. Иными словами, их смысл состоит в непрерывности физического пространства и времени, в возможности бесконечного дробления пространства и времени, причем пространство (как и время) остается физическим, т.е. его структура определяет характер физических процессов. Согласуется ли такое допущение с атомистическим строением вещества и атомистической структурой полей, т.е. существованием квантов поля, далее неделимых порций его энергии? Нет, не согласуется, отвечает Эйнштейн. Поэтому, быть может, придется отказаться от принципа близкодействия, т.е. представления о непрерывности физических процессов, о том, что каждый процесс идет от мгновения к мгновению и от точки к точке.

Более сложной оказывается расшифровка слов о статистическом методе. Нельзя думать, что Эйнштейн считал статистические идеи "гнилым выходом" во всех случаях. Ему принадлежат крупнейшие по значению работы о статистике в классической и квантовой физике, и в этих работах, применяя и развивая методы статистики, Эйнштейн решил важные задачи. Эпитет, по-видимому, относится к представлению о статистических закономерностях квантовой механики как о последних закономерностях бытия. Эйнштейн надеялся па существование более глубоких закономерностей нестатистического характера.

Как ни странно, эта надежда в сущности не противоречит мысли Макса Борна о статистическом характере по только квантовой, по и классической механики. Ведь из письма Мюзаму (и из большого числа других высказываний Эйнштейна) видно, что "заквантовые" процессы представлялись ему отнюдь не классическими и, более того, отнюдь не механическими. Эти процессы не состоят в "классическом" движении с определенным в каждый момент положением и скоростью - иначе к ним можно было бы применить дифференциальные уравнения, т.е. прослеживать их с бесконечной точностью вплоть до сколь угодно малых областей. Но они не состоят и в "квантовом" движении с определенным положением либо с определенной скоростью. Они вообще не состоят в ме

370

ханическом движении, в перемещении физических объектов. За относительными границами, охватывающими данную форму причинности, когда-то казавшуюся парадоксальной, лежат другие формы причинности, снова парадоксальные, за классическим детерминизмом Лапласа квантовомеханический детерминизм, за ним - еще более решительно порывающий с классическими процессами детерминизм ультрамикроскопических процессов. Научное познание состоит в последовательном усложнении, модификации, обобщении и уточнении каузальных представлений об окружающем нас мире.

Быть может, ультрамикроскопические закономерности позволят обобщить исходные закономерности теории относительности. Не исключено, что "поведение масштабов и часов" зависит от соотношений между элементарными расстояниями и элементарными интервалами времени. В качестве условной иллюстрации можно предложить, например, следующую модель. Минимальная длина равна приблизительно 10 в -13 степени см. Есть основания принять для нее такой или близкий порядок величины. Впрочем, есть основания и для значительно меньшего минимального расстояния. Поскольку перед нами не физическая модель, а историко-физическая, иллюстрирующая лишь некоторые тенденции современной науки, выбор значения здесь несуществен [13].

13 См.: Kouznetsov В. Complementarity and Relativity.
– Philosophy of science, 1966, v. 33, N 3, p. 199-209.

Таким образом, 10 в -13 степени см - минимальное расстояние, на которое может быть послан сигнал, минимальное расстояние, на которое может переместиться частица. Меньшее расстояние уже не характеризует поведение частицы, здесь само понятие ее движения теряет смысл. Соответственно здесь неприменимы понятия относительности движения и соотношения теории относительности. Но именно здесь им, по-видимому, суждено найти то обоснование, о котором думал Эйнштейн.

Представим себе, что время состоит из минимальных интервалов, равных времени прохождения света через указанное выше минимальное расстояние.

371

Такой минимальный интервал будет равен 3-10 -24 степени сек. Если минимальное

расстояние 10 -13 степени см, то 3 10 -24 степени сек - это и будет минимальное время распространения сигнала, минимальное время, в течение которого частица может переместиться в пространстве. Сделаем еще одно столь же условпое предположение: частица перемещается на минимальное расстояние ~10~13 см в течение минимального времени 3 10 -24 сек. Иначе говоря, движение частицы состоит из переходов на расстояние 10 -13 см, происходящих в течение интервалов 3 10 -24 сек. Скорость таких переходов равна частному от деления пройденного расстояния на время, т.е. 10 -13: 3 10 -24 = 3 1010 см/сек, т.е. 300 тыс. километров в секунду - скорости света. Быстрее частица двигаться не может, быстрее не будет двигаться и тело, состоящее из частиц. Если мы будем следить за всеми микроскопическими элементарными (па 10 -13 см в течение 3 10 -24 сек) переходами частицы, то мы зарегистрируем микроскопическую траекторию, которая будет в общем случае ломаной линией: переходы имеют одну и ту же абсолютную скорость, но различное направление. Если не смотреть на отдельные микроскопические переходы и принимать во внимание лишь результат очень большого числа их, то можно зарегистрировать непрерывную макроскопическую траекторию. Она может быть значительно короче микроскопической траектории, состоящей из всех элементарных переходов. Например, если частица переходила примерно так же часто в одну сторону, как и в противоположную, то в результате эта частица окажется вблизи исходного пункта, ее макроскопическая траектория будет очень короткой - будет приближаться к нулевой. Соответственно и макроскопическая скорость (скорость на макроскопической траектории) будет ничтожной, близкой к нулю. Если число сдвигов в одну сторону будет значительно превышать число сдвигов в противоположную сторону, макроскопическая траектория, пройденная за тот же срок, окажется большой. Наконец, при максимальной несимметричности элементарных переходов, т.е. в том случае, когда все эти переходы направлены в одну и ту же сторону, макроскопическая траектория совпадает с микроскопической и, соответственно, макроскопическая скорость - со скоростью света. Это и будет максимальной скоростью для всякого тела. Отсюда можно вывести определенные законы "поведения масштабов и часов" - соотношения теории относительности Эйнштейна.

372

Мы взяли такие элементарные пространственные расстояния и элементарные интервалы времени, чтобы частное от деления одной величины на другую, т.е. скорость перехода из одной пространственной клетки в другую, было равно скорости света. Если бы не существовало других оснований для выбора таких постоянных, т.е. если бы оси были выбраны ad hoc, то такое предположение в целом было бы типичным примером произвольной конструкции, соответствующей наблюдениям и тем не менее совершенно лишенной правдоподобия. Но общее предположение о существовании атомов пространства-времени - наименьших, элементарных, далее недробимых четырехмерных интервалов - вводится отнюдь не ad hoc. Это же можно сказать и о порядке величин, названных выше: 10 -13 см и 310 -24 сек. В большом числе физических проблем эти числа появляются довольно естественным образом. Поэтому можно предположить, что в своем дальнейшем развитии физика придет к некоторому квантово-атомистическому обоснованию теории относительности как макроскопической теории и что в таком обосновании будут фигурировать естественные, постоянные величины минимальные расстояния и интервалы времени.

Высказанные только что соображения о возможной трансмутационной подоснове существования и движения тождественных себе частиц были бы физически содержательными, если бы физически содержательным был основной и исходный образ схемы, если бы мы могли приписать физический смысл понятию элементарной трансмутации, понятию аннигиляции и регенерации частицы, не обладающей еще макроскопической (по сравнению с элементарными ячейками) мировой линией. Такая возможность кажется весьма сомнительной. Что, собственно, означают фразы: "частица данного типа аннигилирует", "частица данного типа превращается в частицу иного типа", "частица иного типа превращается в частицу того же типа, что и исходная"? Частица одного типа отличается от частицы другого типа массой, зарядом и другими свойствами, проявляющимися в характере мировых линий при заданных условиях, а также распадом, т.е. характером мировых линий, возникших при распаде частицы. Пока частица не обладает мировой линией, пока мировая точка, в которой она находится, не входит в определенную мировую линию, отнесение частицы к тому или ино