В. Брюсов (1873—1924):

Ввысь, вширь, вглубь. Лишь три координаты. Мимо них где путь? Засов открыт, С Пифагором служат сфер сонаты. Атом дли счет, как Демокрит.

В пространствах с другим числом измерений и в мирах с другими законами жизнь в нашем человеческом понимании не могла бы возникнуть.

Заметим, что количественное изменение фундаментальных физических констант (не таких, которые сейчас установлены для основных взаимодействий в нашем мире) может привести вообще к невозможности образования галактик, звезд и даже элементарных частиц, к невозможности появления сложной структуры и самой жизни во Вселенной

[134].

Небольшие изменения этих фундаментальных постоянных ведут не просто к количественным изменениям, а к кардинально качественным изменениям в природе нашего мира. В этом смысле наша Вселенная оказалась весьма неустойчивой по отношению к подобным изменениям в законах физики. Мы видим Вселенную такой, как она есть, причем она не является ни наиболее типичной, ни наиболее вероятной по своим свойствам частью нашего мира. Возможно, есть бесконечное множество других вселенных и миров, совсем не похожих на нашу. Вспомним известный роман Лема и фильм Тарковского «Солярис» с образом «мыслящего» живого Океана. Эти миры вправе иметь и многомерное пространство, и другие физические законы, но без нас! Иных миров может быть очень много, но жизнь, подобная нашей, возможна лишь в таких мирах, как наш. В этом и состоит более общая (и более глубокая) формулировка антропного принципа. Именно поэтому мы не можем связаться с другими внеземными цивилизациями. Суть этого принципа образно выразили наш космолог Зельманов: «Мы являемся свидетелями природных процессов определенного типа только потому, что процессы иного типа протекают без свидетелей» и американский физик Уилер: «Существующего во Вселенной порядка вещей могло

46

не быть без человека, но поскольку есть Человек, Вселенная именно такова».

Все сказанное не исключает попыток построить умозрительно многомерную Вселенную, особенно в связи с теориями объединения существующих полей в единую теорию поля и в связи со сценариями возникновения Вселенной. Так, французский физик

Т. Калуца (1885—1954) и немецкий математик О. Клейн (1849— 1925), пытаясь объединить гравитацию Эйнштейна и электромагнетизм Максвелла (1831—1879) на геометрической основе, ввели 5-мерное пространство (ввели еще одну пространственную координату плюс время). Тогда теоретически искривление 5-мерного мира позволяет одними и теми же уравнениями описать и электромагнитное, и гравитационное поле.

Свою пятимерную теорию также создал профессор Юлий Румер (Россия). Он показал, что пятому измерению можно придать смысл действия.

Шестимерная Вселенная была построена выдающимся отечественным авиаконструктором Людвигом Бартини (1897—1974). Она включает три пространственных измерения и три временных.

Многомерные построения увлекают многих теоретиков. В рамках одной из современных теорий, называемой супергравитацией, использованы одиннадцать измерений. В настоящее время используются и 26-мерные модели. Они позволяют с единой точки зрения описать все проявления вещества и переносчиков взаимодействий. И тогда сбылась бы мечта Эйнштейна о великом объединении всех полей. Но реальны ли эти многомерные пространства? Возникает законный вопрос: почему это добавочное пространственное измерение никак не проявляется в нашем мире и почему мы не можем передвигаться в дополнительном измерении? Более того, так же, как в известной теории эфира, придумываются причины — почему мы их не обнаруживаем и «предпочитаем» двигаться все-таки в трехмерном пространстве. Здесь выдвигается идея компактификации пространства. Дополнительные пространственные измерения как бы скручены, замкнуты (например, как одно из измерений листа, свернутого в цилиндр, или бесконечно длинные нити с бесконечно малым размером их диаметра). Считается, что эти дополнительные измерения компактифицируются, когда энергия и размеры пространства уменьшаются до планковских величин. Но об этом позже.

47

2.2. Пространство и время

Привычные понятия времени и пространства на самом деле имеют сложную

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

сущность. В современном естествознании выясняется, что понятие времени в термодинамических необратимых процессах, особенно для открытых реальных систем, носит другое, неклассическое представление. Так, согласно И. Р. Пригожину [111, 112] в такой термодинамике вводится понятие внутреннего, или второго, времени, в корне отличающегося от астрономического времени. Внутреннее время возникает из-за случайного поведения траекторий, встречающегося в неустойчивых динамических системах. Это приводит к нелокальному описанию явлений и процессов как в пространстве, так и во времени.

Приведем определения пространства и времени из классической философии. «Пространство есть форма существования материи, характеризующая ее

протяженность, структурность, сосуществование и взаимодействие элементов во всех материальных системах».

«Время — атрибут, всеобщая форма бытия материи, выражающая длительность бытия и последовательность смены состояний всех материальных систем и процессов в мире. Время не существует само по себе, вне материальных изменений, точно так же невозможно существование материальных систем и процессов, не обладающих длительностью, не изменяющихся от прошлого к будущему. Пространство и время неразрывно связаны между собой, их единство проявляется в движении и развитии материи». Заметим, что такие определения мало что дают естествоиспытателю в конкретных научных исследованиях.

В более строгом для естествоиспытателя смысле время выражает порядок смены физических состояний и является объективной характеристикой любого физического процесса или явления. И в этом смысле оно универсально. Под пространством понимается порядок существования физических тел, что определяется геометрическими представлениями.

Первая законченная теория пространства — геометрия Евклида. Она была создана более 2000 лет назад и до сих пор считается образцом научной теории. Геометрия Евклида (III в. до н. э.) оперирует идеальными математическими объектами, которые существуют как бы вне времени, и в этом смысле пространство в этой геометрии — идеальное математическое пространство.

48

Один из основателей классической механики И. Ньютон в своей знаменитой работе «Математические начала натуральной философии» различал абсолютное и относительное время: «Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью. Относительное, кажущееся или обыденное время есть или точная, или изменчивая постигаемая чувствами внешняя, совершаемая при посредстве какого-либо движения, мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как то: час, день, месяц, год»

Аналогичные соображения Ньютон высказывал и для пространства. По его определению, понятие абсолютного пространства может быть совершенно пустым и существует независимо от наличия в нем физических тел, являясь как бы мировой сценой, где разыгрываются физические процессы. Свойства такого пространства определяются евклидовой геометрией и при этом «время и пространство составляют как бы вместилища самих себя и всего существующего»1.

Взаимосвязь пространства и времени хорошо понятна человеку и на обычном гуманитарном уровне. Оказалось, человек очень восприимчив к пространству и времени. Он чувствует себя неуютно, беспокойно, в условиях пространственной ограниченности и временной статичности. Он не хочет соглашаться с ограничением свободы перемещений и отсутствием событий. Если же нехватку одного компенсировать увеличением другого, то человеку легче. Например, если имеется малое пространство обитания (комната, камера наконец), но есть возможность увеличить для него «скорость течения» времени (большое число интересных событий), степень дискомфорта уменьшится. Или, например, не меняя мир во времени, но раздвигая пространственные рамки (чтобы хотя бы мысленно человек мог бы находиться в любой области пространства), его ощущения будут более приятные, даже при условии статичности мира. Мы здесь компенсируем отсутствие перемен большой пространственной протяженностью или, наоборот, компенсируем пространственную ограниченность большим числом событий. Это яркий при-

1 По современным представлениям, это неверно. Пространство по А. Эйнштейну связано с его кривизной, а следовательно, с имеющимися там массами, а время по Н. А.

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.