В процессе своего развития физика традиционно использовала абстрактные базовые понятия (сила, поле, энергия и т.д.). Этот прием позволяет создавать удобные физические модели, практически с любой наперед заданной точностью описывающие те или иные явления реального мира. Именно наличие такой адекватности всегда служило бесспорным оправданием этого метода, являющегося главным и самым мощным инструментом научного познания. Диалектика развития науки состоит в количественном накоплении таких абстрактных понятий ("демонов"), описывающих все новые и новые закономерности природы, которое на определенной стадии достигает критического уровня сложности. Разрешение же такого кризиса неизменно требует качественного скачка, глубокого пересмотра базовых понятий, снимающего "демоничность" с накопленных абстракций, раскрывающего их содержательную сущность на языке новой обобщающей теории.
Предлагаемый в данной работе вариант обобщающей теории можно предварить словами Лейбница: "Поскольку я заметил, что почти все размышляющие о началах следуют скорее примеру других, нежели природе вещей, и не вполне избегают предрассудков, даже когда провозглашают, что отказались от них, я подумал, что мне следует попытаться начать с чего-либо более основательного".
Базовые понятия теории пространства гравитонов
Полное изложение теории пространства гравитонов (ТПГ) в рамках данной работы конечно же невозможно, поэтому мы ограничимся только ключевыми положениями этой теории, позволяющими достаточно точно и однозначно определить самую суть предлагаемого обобщения. Для удобства мы пронумеруем ключевые постулаты и утверждения, имея в виду, что эта нумерация относится только к данному сокращенному варианту изложения.
1. ТПГ постулирует физическое (актуальное) существование транзитивного пространства, элементы которого в рамках этой теории называются гравитонами. Решающим основанием для такого постулирования является гносеологический принцип доступности нашему познанию только таких объектов реального мира, которые тем или иным способом взаимодействуют друг с другом и с познающим субъектом. Т.е. мы предполагаем, что именно физическое пространство гравитонов (ПГ) обеспечивает всеобщую взаимосвязь физических объектов, доступных нашему познанию, и является той минимально необходимой субстанцией, без которой научное познание невозможно в принципе.
2. ТПГ постулирует дискретность и принципиальную неделимость гравитонов, отсутствие у них какой-либо внутренней структуры. Т.е. гравитон в рамках ТПГ выступает в роли абсолютной элементарной частицы, близкой в этом смысле атому Демокрита. В математическом же смысле гравитон является пустым множеством (null-set).
3. Главным и единственным свойством гравитона является его способность к самокопированию, порождающему новый гравитон. Это свойство задает на множестве ПГ отношение строгого несовершенного порядка: gi < gi+1, где gi - гравитон-родитель и gi+1 - дочерний гравитон, являющийся копией родителя. Это отношение интенсионально определяет ПГ как транзитивное и антирефлексивное множество, из чего следует также его асимметричность и антисимметричность.
4. ТПГ постулирует непрерывность и предельную плотность ПГ, заполняющего всю доступную познанию Вселенную таким образом, что любому физическому объекту в этой Вселенной может быть поставлено в соответствие непустое подмножество ПГ, однозначно определяющее положение этого объекта в ПГ, а значит и во Вселенной.
5. ПГ является метрическим пространством. В качестве естественной метрики ПГ может быть выбрано минимальное количество переходов от одного соседнего гравитона к другому, необходимое для замыкания транзитивной цепочки, связывающей пару гравитонов, расстояние между которыми мы при этом определяем.
6. Свойства гравитона, указанные в пп. 2 и 3, позволяют нам говорить о квантовой природе этого понятия. Гравитон является квантом движения, реализующегося в акте копирования гравитоном самого себя и "рождения" нового гравитона. В математическом смысле этот акт можно поставить в соответствие добавлению единицы к уже имеющемуся натуральному числу. Продолжая эту аналогию, можно предположить счетно-бесконечную мощность ПГ. Хаотическое порождение гравитонами новых гравитонов обусловливает изотропную пролиферацию ПГ в случае отсутствия вблизи других физических объектов, взаимодействие с которыми всегда имеет природу "связывания" ("поглощения") свободных гравитонов и соответственно искажает изотропность пролиферации. Другим следствием собственного движения ПГ являются резонансные явления, порождающие виртуальные элементарные частицы, в частности фотоны реликтового излучения.
Космологические выводы ТПГ
7. Используя базовые понятия ТПГ, мы построили физическую модель пространства, которое не является пассивным вместилищем других физических объектов, но само активно изменяется и движется. К сожалению, никакие мыслимые приборы не дадут нам возможность напрямую исследовать активность ПГ, поскольку гравитоны пронизывают все объекты, взаимодействуя с самыми мельчайшими элементами их внутренней структуры. Тем не менее, мы можем получать содержательную информацию о движении гравитонов, исследуя закономерности и резонансные явления так называемого реликтового излучения, которое в наибольшей мере обусловлено именно активностью ПГ. Такое определение источника реликтового фона снимает необходимость рассмотрения какого-либо особенного космического катаклизма или взрыва для объяснения особенностей современного состояния Вселенной. Все современные космические эффекты естественным образом объясняются непрерывным и вечным движением ПГ. Некоторые из этих эффектов мы рассмотрим при обсуждении гравитации, а здесь только укажем, что добавление к традиционному списку физических объектов еще одного особого объекта - сверхплотного и счетно-бесконечного ПГ - разрешает загадку "скрытой энергии" или "скрытого вещества" в нашей Вселенной. По современным оценкам доля этой "скрытой энергии" составляет около 73% всего вещества Вселенной, и можно предположить, что она соответствует именно ПГ.
8. Совершенно естественным в рамках ТПГ оказывается и объяснение необратимости "стрелы времени". Причиной этого со всей очевидностью является "однонаправленная" активность гравитонов - они могут только порождать новые гравитоны, обратный процесс в рамках ТПГ просто отсутствует, строгий порядок на множестве ПГ необратим.
Природа гравитационного взаимодействия
"То, что гравитация должна быть внутренним, неотъемлемым и существенным атрибутом материи, позволяя тем самым любому телу действовать на другое на расстоянии через вакуум, без какого-либо посредника, с помощью которого и через которого действие и сила могли бы передаваться от одного тела к другому, представляется мне настолько вопиющей нелепостью, что, по моему глубокому убеждению, ни один человек, сколько-нибудь искушенный в философских материях и наделенный способностью мыслить, не согласится с ней". (из письма Ньютона Ричарду Бентли).
9. Базовое понятие ТПГ о движущемся ПГ снимает все вопросы о каких-либо иных источниках и причинах взаимного перемещения физических объектов. В рамках ТПГ единственным самостоятельно движущимся объектом во Вселенной является ПГ, все остальные физические объекты только взаимодействуют с ПГ, соответственно изменяя свое положение в нем - "определяясь" на том или ином подмножестве гравитонов. Никакого другого движения во Вселенной просто не существует, абсолютно все наблюдаемые нами перемещения или изменения являются только той или иной комбинацией элементарных взаимодействий объектов с гравитонами, наложенной на самостоятельный фон движения ПГ. В рамках ТПГ гравитация лишается своей силовой природы и полностью определяется именно как закономерность движения физических объектов, "связывающих" свободные гравитоны всем объемом своей внутренней структуры, поскольку гравитоны свободно пронизывают любой физический объект, являясь неотъемлемыми элементами его внутреннего устройства. Все физические объекты "поглощают" гравитоны, искажая изотропную пролиферацию ПГ, именно за счет этого достаточно близкие и массивные космические объекты образуют компактные скопления, успевая компенсировать расширение ПГ внутри скопления. Но сами эти скопления, разделенные такими объемами ПГ, пролиферацию которых они неспособны компенсировать, разлетаются тем быстрее, чем больше этот разделяющий их объем ПГ. Т.е. один и тот же механизм обусловливает как эффект "притяжения", так и эффект разлета галактик.
"Великое объединение" силовых взаимодействий
10. Рассмотрим теперь подробнее механизм "поглощения" гравитонов физическими объектами. Интенсивность такого "поглощения" существенным образом зависит от внутренней структуры объектов и определяется наличием в этой структуре специфических конструкций, а также их количеством. Гравитационное "поглощение" свободного гравитона является простейшим и наиболее слабым из таких механизмов, не требующим никаких специальных структур, в акте такого "поглощения" участвует единственный гравитон. Любой другой тип взаимодействия использует соответствующие этому типу частицы взаимодействия, определенные на некотором подмножестве гравитонов, поэтому эффективность такого взаимодействия гораздо выше, в акте взаимодействия "поглощается" множество гравитонов вместе с определенной на них частицей. Отметим также, что при таких взаимодействиях один из объектов должен выступать в той же роли, в которой выступает ПГ при гравитационном взаимодействии, т.е. он должен порождать все новые и новые частицы данного взаимодействия, используя для такой активности те самые специфические структуры, о которых мы сказали выше. Таким образом, общая схема любого взаимодействия остается всегда одна и та же, а мощность взаимодействия определяется "объемом" частиц взаимодействия и активностью порождающего их источника.
Вариант теории множеств, соответствующий ТПГ
Еще одним примером эффективности ТПГ является очевидная возможность использования ее базовых постулатов в качестве естественных базовых понятий для обоснования соответствующего варианта теории множеств (ТМ). При этом мы получаем содержательное толкование многих аксиом и других элементов такого обоснования. Рассмотрим далее некоторые из этих удобств и преимуществ.
Базовое понятие ПГ сразу же вводит в ТМ актуальное существование счетно-бесконечного множества, одновременно определяя естественную роль аксиомы выбора, которая как раз и выбирает ПГ в качестве множества представителей расчлененного множества. Другим удобным обстоятельством оказывается возможность четкого и однозначного определения функции истинности в смысле принципиальной совместимости с актуальным существованием ПГ, т.е. осуществимости взаимосвязи той или иной логической конструкции с актуальным множеством гравитонов. Продолжая это рассуждение дальше, можно вообще избавиться от кванторов, заменив их соответствующими конструкциями логики высказываний: gi v P(x) вместо ExP(x) и, соответственно, gi & P(x) вместо AxP(x), где gi - любой гравитон, E - квантор существования, A - квантор всеобщности, P(x) - предикат, относящийся к индивиду x.
Приведенные примеры конечно же не исчерпывают всех особенностей и преимуществ использования ПГ в качестве базового понятия ТМ, но иллюстрируют утверждение о содержательном толковании некоторых элементов построения. Главное же преимущество предлагаемого приема состоит в том, что мы можем осознанно построить и использовать для соответствующих целей именно тот вариант математики, который больше подходит к той или иной физической модели природы или к выбранной стратегии исследования.
Заканчивая наш краткий обзор базовых постулатов и примеров использования ТПГ, необходимо явно указать, что введение в рассмотрение необычной с позиций традиционного подхода способности гравитона к самокопированию конечно же является созданием нового "демона", что может вызывать совершенно естественные трудности его восприятия. Именно поэтому основная часть изложения была посвящена рассмотрению преимуществ его использования для избавления от множества традиционных "демонов" и их клонов, а также для уточнения содержательного смысла накопленных наукой результатов. Следует также иметь в виду, что традиционные "демоны" ничуть не более естественны или просты для восприятия и понимания, и их использование обусловлено исключительно соображениями удобства этих абстракций для физического моделирования реальности.
Литература:
--
Лейбниц Г.В. Сочинения в четырех томах: Т. 3. - М.: Мысль, 1984. 734 с.
--
Симанов А.Л. Опыт разработки системы методологических принципов естественнонаучного познания - I. // Философия науки. 2001. N1 (9).
--
Лосский Н.О. Понятие субстанции как необходимое условие научного знания. // Философия науки. 1996. N1 (2).
--
Френкель А., Бар-Хиллел И. Основания теории множеств. - М.: Мир, 1966. 416 с.
--
Шрейдер Ю.А. Равенство, сходство, порядок. - М.: Наука, 1971.
--
Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа. - М.: Наука, 1981. 544 с.
--
Физика космоса: Маленькая энциклопедия. / Ред. Р.А. Сюняев и др. - М.: Сов. Энциклопедия, 1986. 783 с.
--
Клайн М. Математика. Поиск истины. - М.: Мир, 1988. 295 с.