3. Относительность метрического описания реальности. Может ли метрическое описание физической реальности быть исчерпывающим и универсальным?

В отношении этого вопроса легко дать отрицательный ответ, отправляясь от операциональной природы понятий пространства и времени, пространственно-временных отношений и любого метрического описания, в основе которого, как известно, лежит измерение пространственных расстояний (длин).

Для этого примем во внимание универсальный характер неуклонного идущего во вселенной процесса перехода вещества в излучение: все процессы радиоактивного распада вещества во вселенной идут с необратимой потерей части массы вещества за счет перехода его в излучение. По современным представлениям даже протоны — основа существования вещества — подвержены радиоактивному распаду. В результате легко мыслить такую предельную идеализированную ситуацию во вселенной, когда процесс “выгорания” вещества полностью завершится и все вещество перейдет в излучение. Конечно, такое предельное состояние материи было бы крайне неустойчивым: фотоны взаимодействуя между собой и с вакуумом способны вновь рождать вещество в виде пар частиц. Однако для наших целей достаточно рассмотреть такую ситуацию, как идеализированную, принципиально возможную, для того, чтобы убедиться, что метрические пространственно-временные соотношения действительно неуниверсальны, не всеобщи и жестко связаны с наличием в природе объектов с конечной массой покоя.

Действительно, релятивистский наблюдатель, окажись он во вселенной, заполненной лишь одним излучением, не в состоянии ввести ни одно пространственно-временное понятие: расстояние, направление, время и т.п. Более того, он не в состоянии определить даже собственную систему отсчета как движущуюся или покоящуюся, ибо для этого он должен соотнести (операционально и физически, например, путем посылки и приема отраженного сигнала) свое состояние с каким-либо другим объектом во вселенной. А это можно сделать лишь по отношению к объектам с конечной массой покоя, которые всегда движутся со скоростями меньшими скорости света и, следовательно, доступны для измерительных пространственно-временных операций над ними. Но в нашей ситуации таких объектов нет. Фотон, лишенный массы покоя и всегда движущийся со скоростью света, не может быть операционально зафиксирован наблюдателем в какой-либо точке пространства с помощью посылки и приема отраженного от него сигнала, поскольку в природе нет сигналов, распространяющихся со скоростью большей скорости фотона. В отношении пространственно-временного бытия фотона можно корректно говорить лишь о точке излучения и точке поглощения его в пространстве. Но для этого вначале нужно ввести сами понятия пространства и времени! А между этими событиями фотон как бы выпадает из пространственно-временного бытия, ибо будучи монохроматической волной фотон сразу же занимает все бесконечное пространство, а будучи в то же время частицей, движущейся со скоростью света, должен сжаться до нуля в соответствии с релятивистскими преобразованиями для линейных размеров движущихся тел. Нуль и бесконечность — пара достаточно красноречивых символов для того, чтобы понять, что фотон просто выпадает из пространственно-временного описания.

Система отсчета, связанная с наблюдателем, уже имеет физический смысл до каких-либо измерительных операций в классической ньютоновской механике. Ибо Ньютоновский наблюдатель, взятый сам по себе, или движется, или покоится по отношению к абсолютному ньютоновскому пространству. Совсем иное дело релятивистский наблюдатель. Хотя с ним и можно связать систему отсчета как с объектом с конечной массой покоя, но она остается совершенно неопределенной до соотнесения релятивистского наблюдателя с каким-либо другим объектом с конечной массой покоя. Только после этого можно определить связанную с ним систему отсчета как движущуюся так и покоящуюся. Таково принципиальное различие двух концепций пространства: абсолютного пространства-вместилища и реляционного пространства как системы отношений. Следовательно, старые представления о всеобщности пространства и времени, пространстве-вместилище для всего существующего должны быть оставлены навсегда. В итоге мы можем указать такую — пусть и идеализированную ситуацию — согласно которой существует наблюдатель и вокруг него целый мир: вселенная, состоящая из одного излучения, и тем не менее в этой ситуации наблюдатель не в состоянии ввести и физически верифицировать ни одно из пространственно-временных понятий. Этот пример, между прочим, свидетельствует о том, что не материя существует в пространстве-времени, а, наоборот, пространство и время творятся определенными состояниями материи — состоянием дифференцированности ее и наличием объектов с конечной массой покоя. Но это то, чего и следует ожидать с реляционной точки зрения на природу пространства и времени.

Рассмотрим теперь второй из поставленных вопросов: что еще есть в мире помимо вещества и излучения?