Сторінка
2

Філософія розвитку. всесвіт: походження та природа

- чотиримірна величина, що становить відстань у чотиримірному світі подій, об'єднує простір і час. Тут сі - геометризована форма представлення часу.

Виникла проблема пошуку фізичного розуміння перетворень. Із створенням спеціальної теорії відносності здійснено послідовний перехід від концепції абсолютного простору і часу до реляційної концепції. Всі так звані релятивістські перетворення не пов'язані з будь-якими фізично-субстанційними (або субстратними) змінами в тілах, що рухаються, а мають суто кінематичну природу і зале­жать від вибору споглядачем системи відліку. Виявилося, що понят­тя довжина або тривалість не є якоюсь існуючою сама по собі само­стійною характеристикою об'єкта або явища, а виражає тільки від-носні значення відповідних характеристик об'єкта, що об'єкт має тільки у такій системі відносин з іншими об'єктами і процесами, представленими такою системою відліку. В інших системах відліку той же об'єкт характеризується уже іншими значеннями довжини і тривалості та ін.

Та концепція реляційної природи простору і часу і сам принцип відносності реалізовані в межах спеціальної теорії відносності в об­меженому вигляді: тільки стосовно інерційних систем, тобто таких, що рухаються з постійною швидкістю або перебувають у спокої. Що ж до взаємовідносин понять простору і часу, то в межах спеці­альної теорії відносності на зміну взятим нарізно простору і часу, що виявили свою відносність, як абсолютна геометрична суть, прий­шла просторово-часова сукупність, що має абсолютну, незмінну і певну, а саме - евклідову метрику. Новий фізичний принцип, що довів свою ефективність і плідність, - принцип відносності - реалізо­ваний тільки стосовно інерційних систем відліку, тобто таких, що перебувають у спокої або рухаються рівномірно. Дальше тверджен­ня реляційної концепції простору і часу в сучасній науці зв'язано із створенням загальної теорії відносності. Альберт Ейнштейн поста­вив за мету поширити принцип відносності і на неінерційні (тобто такі, що рухаються довільно) системи відліку. Якщо розглядати у плос­кому евклідовому просторі ракету, що рухається інерційно (по пря­мій і з рівномірною швидкістю), то ракету можна вивести з такого стану двома способами: увімкненням її двигунів (тобто шляхом на­дання їй прискорення) або появою біля неї достатньо великої маси (наприклад, комети, планети або будь-якого іншого тіла), що ство­рює помітне поле тяжіння, яке також переводить тіло, що інерційно рухається, в неінерційний стан. Отже, у плоскому евклідовому прос-торі-часі спеціальної теорії відносності тіла можуть мати два джере­ла неінерційного стану: поля прискорення і поля тяжіння.

Альберт Ейнштейн у пошуках шляхів поширення принципу від­носності на неінерційні системи відліку відправним пунктом обрав відомий ще Галілео Галилею принцип еквівалентності інертної і важкої маси. В сучасних умовах принцип підтверджений експериментами Володимира Брагінського (Московський університет) з високим сту­пенем точності і фактично не викликає сумніву. Альберт Ейнштейн зіставив поля тяжіння і поля прискорення, а поля прискорення, в свою чергу, ототожнив з викривленням простору-часу поблизу вели­ких мас. Таким шляхом Альберт Ейнштейн прийшов до теорії, де поле тяжіння як певна фізична суть у просторі-часі зникає, виявив­шись повністю герметизованим і влучно представленим просто мет­ричними властивостями самого простору-часу. В результаті інер­ційно (тобто без будь-яких зовнішніх впливів) рухливе тіло в такому викривленому просторі рухається уже не по евклідових прямих, а по геодезичних лініях, які представляють найкоротшу відстань у такому просторі. Доречно підкреслити глибокий і ще не до кінця зрозумілий зв'язок між простором-часом і полем тяжіння. Альберт Ейнштейн у статті «Ефір і принцип відносності» писав, якщо з точки зору гіпотези про існування ефіру розглядати поле тяжіння і електромагнітне поле, то помітимо між ними принципову різницю. Не може бути простору, а також і частини простору без потенціалів тяжіння. Тяжіння повідомляє простору і часу їх розмір­ні (метричні) властивості; без них тяжіння взагалі не мислиме. Існування поля тяжіння безпосередньо зв'язано з існуванням просто­ру. Навпаки, дуже легко уявити будь-яку частину простору без електромагнітного поля. На противагу полю тяжіння, електромаг­нітне поле тільки вторинно зв'язано з ефіром. Зовнішня природа електромагнітного поля зовсім не визначається природою поля тя­жіння. В усякому разі теорія відносності дає можливість визначити, що простір і час - вторинні, відносно матерії та її стану диференці­йованості, множинності. Такі поняття виражають відносини, що ство­рюються множиною матеріальних об'єктів, які мають скінчену масу спокою, тому що тільки на безлічі таких об'єктів відносини можуть фізично верифіковані, наприклад, за допомогою обміну світловими сигналами; і тільки з об'єктом зі скінченою масою спокою може зв'язана система відліку, що має фізичний зміст. Звичайно, не може бути простору, а також і частини простору без мас і без потенціалів тяжіння, що надають простору його розміри (метричні) властивості. Всі власні властивості простору-часу виявилися відносними і похід­ними від властивостей фізичних процесів і властивостей матеріаль­них об'єктів і серед них найважливішого - маси.

2. Релятивістські космологічні моделі

Такий глибокий зв'язок між простором-часом і матерією, що роз­крився теорією відносності, відразу ж дозволив поставити питання про глобальні властивості просторово-часової структури світу. Уже в 1916 році, після створення загальної теорії відносності, Альберт Ейн­штейн сформулював першу релятивістську космологічну модель Все­світу, в якій простір виявився замкнутим і, отже, скінченим. У даль­шому розвитку знання про Всесвіт важливу роль відіграли праці Олександра Фрідмана і Георгія Гамова. Відкрито принципову неста-ціонарність глобальної просторово-часової структури світу. Увесь Все­світ - певний динамічний об'єкт, що переживає власну історію. У су­часних умовах - це Всесвіт, який розширюється, що означає неухильне зростання об'єму просторово-часової структури і повсюдне збільшення відстаней між об'єктами у структурі. Розширення належить саме до глобальної просторово-часової структури - Метагалактики. Розши­рення є суворо ізотропним процесом і має абсолютно тотожний виг­ляд для споглядача, який знаходиться у будь-якій точці Всесвіту. Від­носні швидкості розбігання достатньо далеких Галактик досягають колосальних, порівняно зі швидкістю світла, значень. Явище розши­рення Всесвіту природно поставило питання про початок такого про­цесу, що в силу особливостей математичного апарату загальної тео­рії відносності (використання диференційних рівнянь) - привело до уявлення про так званий Великий вибух з точки (що становить сингулярність у рівняннях загальної теорії відносності), в ході якого, приблизно 18 млрд. років тому, і народився Світ. У момент, що передував вибуху, матерія перебувала у надщільному стані. Ураху­вання квантових властивостей матерії дозволяє зрозуміти, що і точ­ка, з якої народився Світ, і безкінечні значення основних фізичних величин, що характеризують Всесвіт у такому стані (щільність маси-енергії, маса, енергія, кривизна та ін.), зовсім не обов'язкові тому, що на певному етапі руху у минуле досягненню сингулярної точки і безкінечних значень фізичних величин перешкоджають квантові влас­тивості поля тяжіння (а отже, і самої просторово-часової структури Світу). У дуже малих масштабах, що менші за 10-32 см, спостерігаєть­ся флуктуація метрики простору-часу і виникає картина так званої просторово-часової піни - пузирів чотиримірної просторово-часової структури Світу, що. виникають і зникають. У такому Світі, який описується суто імовірнісною мовою, вступаємо в галузь квантової гравітації і квантових концепцій виникнення Світу з нічого.