Главная >> В мире больших скоростей >> Общая теория относительности

15. Была ли напрасной борьба за систему мира Коперника?

Для общей теории относительности характерно то, что она не имеет в узком смысле слова непосредственного практического приложения. Однако это, разумеется, не означает, что общую теорию относительности вообще нигде нельзя применять. Напротив, эта теория позволяет решить самые трудные принципиальные вопросы. Рассмотрим, например, проблему стабильности солнечной системы. Имеется ли опасность столкновения планет между собой либо с Солнцем, или же гарантировано сохранение теперешнего состояния солнечной системы? Этим вопросом в XVIII столетии занимался французский математик Лаплас, который пришел к выводу, что не следует опасаться гибели солнечной системы. Он показал, что все движения в солнечной системе будут такими же, как сейчас, и в невообразимо далеком будущем. Лаплас в своих вычислениях основывался на законе тяготения Ньютона, описывающем, как известно, движение небесных тел только приближенно. Проблему стабильности солнечной системы следует заново решить с помощью теории относительности.
 
Общую теорию относительности нужно учитывать не только при решении некоторых конкретных вопросов, но и при рассмотрении общих проблем. Одной из таких проблем является поставленная в самом начале книги проблема предпочтения системы мира Коперника системе мира Птолемея. Оправдано ли такое предпочтение?
 
Выше мы видели, что система мира Коперника отличается от системы Птолемея только выбором тела отсчета. Так как общая теория относительности утверждает, что все системы отсчета равноправны, то отсюда непосредственно следует, что с точки зрения общей теории относительности система мира Коперника равноправна с системой Птолемея. Другими словами, безразлично, как сказать: «Земля обращается вокруг Солнца» или «Солнце обращается вокруг Земли».
 
Некоторые читатели могут не согласиться со сказанным и возразят: «Мы привыкли представлять себе, что Солнце заставляет Землю обращаться вокруг себя. Как же теперь понять утверждение, что с тем же правом мы можем сказать: «Земля принуждает Солнце обращаться вокруг себя?» Они могут заявить, что такое утверждение кажется до смешного необоснованным по сравнению с первым. «Как может карлик-Земля заставить двигаться гигант-Солнце?!».
 
Как же сторонники релятивистской теории рассчитывают объяснить, что маленькая Земля принуждает большое Солнце двигаться вокруг себя?
 
С точки зрения общей теории относительности можно ответить, что Земля вовсе не заставляет Солнце обращаться вокруг себя, равно как и Солнце не заставляет Землю обращаться вокруг себя. Солнце, а также Земля, Марс и другие планеты движутся в пространстве естественно, т. е. так, что в центре масс этих тел нельзя обнаружить гравитационное поле других небесных тел. Такое естественное движение можно сравнивать с инерциальным движением. Естественное движение есть не что иное, как «инерциальное» движение в искривленном пространстве. В случае инерциального движения мы не говорим, что одно тело заставляет другое двигаться равномерно и прямолинейно. Так же не имеет смысла говорить, что одно небесное тело заставляет другое двигаться естественно. Естественное движение происходит так, что тело совершает его без воздействия посторонних сил, подчиняясь конкретным свойствам (например, конкретной кривизне) пространства. Свойства же пространства, в свою очередь, определяются расположением и движением всех остальных небесных тел.
 
Почему все же представление о Земле, обращающейся вокруг Солнца, кажется нам более приемлемым, чем какая-нибудь другая картина движения солнечной системы? Потому, что мы заучили это с детства и настолько привыкли к этому, что нам трудно от него отказаться. Впрочем, отказываться от этих представлений нет никакой необходимости, надо только уяснить себе, что в принципе возможны и верны другие представления о движении солнечной системы (например, если связать систему отсчета с планетой Юпитер). В природе существуют движущиеся тела солнечной системы. Картина, получаемая при описании этой системы зависит от выбора тела отсчета. Так как в принципе все системы отсчета равноправны, то и получаемые картины движения будут также равноправными. Любая из них правильно отражает движение солнечной системы. С этой мыслью нам неизбежно приходится мириться. К системе Коперника люди тоже ведь не сразу привыкли. Представление о том, что в центре мира находится Земля, на первый взгляд казалось слишком естественным и очевидным и от него отказаться было нелегко.
 
Более глубокое изучение проблемы показывает, что при известных допущениях все же можно предпочесть систему отсчета, связанную с Солнцем (т. е. систему Коперника), другим системам.
 
Предположим, что в мире нет ничего, кроме солнечной системы. В этом случае искривляющее действие этой системы  практически   не   распространяется   неограниченно; достаточно далекое от солнечной системы пространство будет уже неискривленным. Для такого пространства     при изучении движений  можно использовать    инерциальные системы и применять специальную   теорию   относительности. Если рассматривать движение тел солнечной системы в этих инерциальных системах, то оказывается, что Солнце движется практически без ускорения (т. е. равномерно и прямолинейно), тогда как движение всех планет является криволинейным, т. е. ускоренным. Только Солнце можно считать инерциальным телом, это значит, что только связанная с ним система будет инерциальной, а системы, связанные с планетами, не будут инерциальными. С точки зрения специальной теории относительности выбор Солнца в качестве тела   отсчета   безусловно оправдан. Система мира Коперника действительно находится  в   предпочтительном  положении  по   сравнению   с другими системами мира.
 
В приведенных выше рассуждениях мы исходили из предположения, что солнечная система существует совершенно изолированно от других систем. Это предположение не согласуется с действительностью. Солнце вместе с другими звездами Млечного Пути образует единую звездную систему — Галактику, в которой каждая звезда движется естественно. Это естественное движение может быть рассмотрено как обращение вокруг центра Галактики; Солнце, например, совершает полный оборот в течение приблизительно 230 млн. лет. Поэтому неточен сделанный выше вывод, что при описании солнечной системы система мира Коперника предпочтительнее других. Иное дело, конечно, предпочтение на практике.
 
С практической точки зрения всегда целесообразно предпочесть какую-то определенную систему отсчета другим системам. В повседневной жизни мы говорим, например, о восходе или заходе солнца, о движении солнца по небосводу. Другими словами, в повседневной жизни мы пользуемся геоцентрической системой Птолемея. Астрономы, напротив, считают целесообразным использование системы Коперника; в этой системе движение тел солнечной системы выглядит проще всего. Но такой выбор системы отсчета делается исключительно из практических соображении. В принципе все системы отсчета при описании солнечной системы равноправны. Быть может, у некоторых читателей возникнет вопрос: если система Коперника и система Птолемея принципиально равноправны, так не была ли никчемной борьба коперниканцев за эту систему? Разве Джордано Бруно взошел на костер только из-за того, что не знал общей теории относительности? Разве борьба Галилео Галилея с церковниками была вызвана только заблуждением обеих сторон, не знавших, что их точки зрения равноправны? На все эти вопросы можно ответить категорическим «нет». В наше время системы мира Птолемея и Коперника являются только различными   системами   отсчета,   но   в   XVII   столетии   первая олицетворяла мертвое и схоластическое учение, тогда как борьба за другую была борьбой во имя нового, научного мировоззрения. Под знаменем системы Коперника шло наступление на всесильную католическую церковь и ее догмы. Это был один из самых героических этапов в истории человеческого общества. Напомним пламенные слова Сальвиатти из произведения Галилея «Диалог», которые звучат очень современно: «Разве не достойно посмеяния, когда на диспуте о каком-то предмете, подлежащем доказательству вдруг кто-нибудь приведет цитату, часто относящуюся совсем к другому предмету, и ею затыкают рот противнику? Если Вы хотите так продолжать в деле науки, то не называйтесь философами, зовитесь историками, докторами зубрения. Кто никогда не философствует, не имеет права на почетный титул философа».
 
Общая теория относительности показывает, что принципиально системы мира Птолемея и Коперника равноправны, но это нисколько не принижает исторического значения борьбы Галилея и его сторонников. Напротив, Галилей боролся за свободу науки и научной мысли и никогда не согласился бы на превращение своего учения в догму. В «Диалоге» Сальвиатти говорит: «Не сомневаюсь, что Аристотель переменил бы свои воззрения, если бы он жил в наше время». То же самое можно сказать и о Галилее. Он не стал бы горевать, что его борьба за систему Коперника формально оказалась бессмысленной, а сумел бы оценить историческое значение этой борьбы. Кто не хочет стать ренегатом в начатой Галилеем борьбе, тот должен смело развивать науку, не взирая на то, будут ли согласовываться полученные научные результаты со взглядами Галилея или с каким-либо другим учением. Наука должна всегда идти вперед, не считаясь с предубеждениями.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: