Естествознание, философия и науки о человеческом поведении в Советском Союзе - Лорен Грэхэм

Фок верил, что многие физики упустили из виду важность предпочтительных или привилегированных систем координат в результате преувеличения ими значения ковариантности уравнений и особенно их уверенности, что эта ковариантность отражает определенный тип физического закона. Например, используя понятия тензорного анализа, физики могли записать уравнения для пространственно-временных интервалов, не предполагая заранее каких-либо координатных систем[933]. Такие уравнения очень удобны, так как они позволяют существенно экономить в математическом описании пространства-времени. Однако, писал Фок, значение таких ковариантных выражений физических фактов в том, что не все координатные системы (в природе) действительно равны. Указанием на эту основную бессодержательность (с физической точки зрения, что всегда подчеркивал Фок) ковариантности является тот факт, что практически любое уравнение может быть задано в ковариантной форме, если ввести достаточное количество дополнительных функций[934]. В ковариантном выражении бесконечно малых пространственно-временных интервалов вводимая дополнительная функция есть коэффициент Gμν являющийся тензором. Важным фактом является то, что эта введенная функция Gμν есть единственная функция, используемая для описания гравитационного поля. Но надо заметить, писал Фок, что в этом процессе происходит введение подходящей теории гравитации в теорию, которая, таким образом, неподходяще дублирует ОТО, как будто результаты были дальнейшим выражением относительности движения. Как отмечал Фок, «между тем с созданием теории тяготения Эйнштейна вошел в употребление термин „общая относительность“, который все запутал. Термин этот стал применяться в смысле „общей ковариантности“ (т. е. в смысле ковариантности уравнений по отношению к произвольным преобразованиям координат, сопровождаемым изменением вида функции Gμν). Но мы видели, что такая ковариантность… ничего не имеет общего с „относительностью просто“. Между тем эта последняя получила название „частной“, которое как бы указывает, что она является частным случаем „общей“…

Термин „общая относительность“ или „общий принцип относительности“ употребляется (прежде всего самим Эйнштейном) еще и в смысле условного наименования для теории тяготения. Уже основная работа Эйнштейна по теории тяготения (1916 г.) озаглавлена „Основы общей теории относительности“. Это еще больше запутывает дело… Так, поскольку в теории тяготения пространство предполагается неоднородным, а относительность связана с однородностью, то выходит, что в общей теории относительности нет, вообще говоря, никакой относительности»[935].

Среди ведущих физиков не существует согласия по поводу фоковской критики «общей относительности». Интерпретация Фока подвергалась обсуждению и в Советском Союзе, и за рубежом. До сих пор она продолжает вызывать уважение и внимание как хорошо обоснованная и интересная точка зрения. В 1964 г. Фок представил во Флоренции (Италия) доклад, в котором он сжато изложил вышеупомянутый анализ для аудитории известных ученых. В последующей дискуссии отдельные аспекты фоковской схемы получили определенное признание, в то время как другие были признаны более спорными. Герман Бонди, профессор прикладной математики из Кингз колледжа Лондонского университета, соглашался с фоковской критикой утверждения физической эквивалентности между инерциальными и ускоренными наблюдателями[936]. Профессор Андре Лихнерович из Коллеж де Франс также поддерживал фоковскую критику принципа эквивалентности, а Стэнли Дезер из Университета Брандайза отмечал, что фоковский анализ понятия ковариантности был очень полезным для его более полного понимания общей относительности[937]. Но некоторые из присутствующих ученых, включая Лихнеровича и Дезера, были менее воодушевлены использованием Фоком гармонических координат. Определенное число физиков-теоретиков не верило, что гармонические координаты подходят для описания гравитационного поля, как на то указывал Фок.

К концу 60-х годов в Советском Союзе появилось множество различных типов интерпретации общей относительности. Фоковская интерпретация была одной из них, хотя, вероятно, наиболее распространенной. П. С. Дышлевый писал в 1969 г., что советских философов и естествоиспытателей можно условно разделить на три группы в зависимости от их отношения к общей относительности[938]. Первую группу составляли исследователи, считавшие ОТО Эйнштейна, по существу, завершенной теорией. Они вводили отдельные модификации, но в целом они полностью принимали эйнштейновскую интерпретацию относительности, полагая, что она не представляет серьезных философских или естественнонаучных проблем. Они рассматривали критицизм Фока (Фок не входил в эту группу) по отношению к общей относительности как слишком неортодоксальный в терминологическом и концептуальном планах. Эти ученые принимали использование термина «общая теория относительности» (в противоположность Фоку) и были не столь критически настроены к эйнштейновскому использованию принципа эквивалентности. Они были, в общем, скептически настроены к попыткам добавить «третью ступень относительности», такую, как «единая теория поля». Эти ученые хотели принять современное здание теории относительности с его двумя этажами: СТО и ОТО. Среди советских ученых, которых Дышлевый зачислил в эту группу, были в прошлом — М. Бронштейн, Я. Френкель, А. Фридман, В. Фредерикс, в конце 60-х годов — А.Ф. Богородский, В.Л. Гинзбург, Я.Б. Зельдович, X.П. Керес, А.С. Компанеец и М.Ф. Широков.

Лидером второй группы интерпретаторов общей относительности в Советском Союзе был Фок. Основное утверждение этой группы сводилось к положению, что основания общей относительности должны быть полностью пересмотрены, для того чтобы исправить концептуальную структуру той теории, которая была представлена Эйнштейном[939]. Я уже рассматривал взгляды этой группы в деталях в ходе обсуждения представлений Фока. Другими естествоиспытателями, которых Дышлевый относил к этой группе, были А.3. Петров и Н.В. Мицкевич.

Третья группа советских интерпретаторов теории относительности надеялась достичь новой формулировки общей относительности посредством объединения квантовой и релятивистской физики в новую квантовую теорию гравитации. Ее представители подходили к гравитации с точки зрения теории поля, которая была разработана в отношении физических полей, отличных от гравитационного. Дышлевый назвал следующих членов этой группы: Д.Д. Иваненко, О.С. Иваницкая, М.М. Мирианашвили, В.С. Кирия, А.Б. Кереселидзе, А.Е. Левашев и В.И. Родичев.

Из этих групп лишь вторая призывала к специфическим изменениям в интерпретациях общей относительности. Первая группа принимала общую относительность в виде, очень близком к ее существующей форме, в особенности те философские традиционные интерпретации ее, которые укладывались в рамки материалистических традиций. Третья группа предлагала программу на будущее, которая, при условии ее успеха, несомненно, имела бы философские последствия, но которая до этих пор обсуждалась только в начальных формах. Вторая группа, однако, продолжала выдвигать критику, изначально формулировавшуюся Фоком. Именно эта группа и ее комментаторы выработали большую часть философской литературы по теории относительности.

Действительно, многие из членов первой и третьей групп избегали философских вопросов естествознания. За исключением М. Ф. Широкова (первая группа) и Д. Д. Иваненко (третья группа), их фамилии лишь редко появлялись в библиографиях статей и книг по диалектическому материализму[940]. Из названных двух ученых М. Ф. Широков был тем, чьи идеи наиболее прямо вторгались в обсуждение общей относительности.

Широков признавал значение термина «общая относительность» и этим выступал против критики второй группы и делал это в отличие от некоторых его коллег — явно в рамках диалектического материализма. Он утверждал, что эйнштейновская интерпретация относительности полностью созвучна с диалектическим материализмом и, по сути дела, является его дальнейшим подтверждением. В 1964 г. он писал об общей относительности: «Эта теория… является также большим достижением в материалистическом понимании природы, вопреки многочисленным идеалистическим (особенно в духе махизма) толкованиям ее некоторыми зарубежными авторами»[941]. Широков полагал, что Фок и Александров недооценивали ОТО и сильно упрощали ее значение сведением к теории гравитации. Однако он признавал важность их работ в «подтверждении», что теория относительности отражает «объективность и реальность» природы. Их ошибкой была неспособность усмотреть тот факт, что, отрицая ОТО, они также отрицали объективную реальность полей инерциальных сил[942]. Широков, как и Фок, однако, придерживался идеи о привилегированной системе отсчета в ОТО, основываясь на собственном представлении о понятии «центр инерции». В этом смысле он соглашался с Фоком в выдвижении причин для предпочтения коперниковского взгляда (по сравнению с птолемеевским), но если Фок основывал свою аргументацию на своих гармонических координатах пространства, однородного на бесконечности, то Широков указывал, что Солнце представляет подходящий центр инерции для Солнечной системы[943].