Что такое пространство-время на самом деле.

Ни одно слово не применяется чаще, чем слово «время», без того, чтобы задуматься, а что же оно означает, в чем его сущность? Святой Августин говорил, что он «вроде бы знает, что означает время, пока его о нем не спрашивают, когда же его спросят, он тотчас попадает в затруднительное положение».

Что же такое время? В словаре Брокгауза объясняется, что время есть «последовательность событий, которая выявляется из прошлого, настоящего и будущее, из возникновения и исчезновения вещей». Это, так сказать, общепринятое, повседневное представление, которое не объясняет сущность и причины времени. Что же говорят философия или другие науки о сущности времени?

Философы исследуют время в соединении с пространством и много спорят о том, объективны ли эти понятия, другими словами, существуют ли они вообще независимо от восприятия человека, или они являются продуктом его воображения? Для Демокрита пространство было пустотой, в которой движутся атомы, а это движение может происходить только во времени. Аристотель представлял себе время как «количество движения», для него время не могло существовать без души, так как лишь душа может считать. Для Галилео Галилея и Исаака Ньютона пространство было бесконечно и евклидово (т.е. не кривое), а время текло равномерно и бесконечно. Все изменения в мире распространялись бесконечно быстро во всей Вселенной.

Для сегодняшних философов-материалистов проблема «пространство-время» решается очень просто. «В мире не существует ничего кроме движущейся материи, и эта движущаяся материя не может двигаться иначе как в пространстве и во времени» (Ленин). Но что такое материя, как она возникла и почему она движется? Ответ материалистов таков: материя существует вечно, а ее движение является ее неотъемлемым свойством. И это считается научным объяснением!? Аналогично можно представить торнадо как неотъемлемое свойство горячего влажного воздуха и далее это явление не изучать. Френсис Бекон сформулировал проблему познания очень точно: «Истинное знание есть знание причин».

Альберт Эйнштейн изобрел «четырехмерный пространственно-временной континуум» (континуум – лат. единство) и утверждал, что время и масса тел зависят от их скорости. Когда тело достигает скорости света, его время якобы останавливается, а масса становится бесконечно большой (этому утверждению противоречит, между прочим, приписываемое Эйнштейну знаменитое уравнение E = mc 2: масса находится при скорости света, но конечна). Но почему все меняется со временем? Почему не только люди, но даже элементарные частицы стареют? И даже в относительном покое. Ведь это старение не имеет отношения к скорости света!? И почему время должно образовывать с пространством единство? Лишь потому, что оба находятся в фундаменте наших знаний? Такое единство ничем не обоснованно.

«Подтверждения» этой теории с помощью очень точных часов на Земле и на спутниках имеют совсем другое, намного более прозаическое объяснение: параметры пространства различны в разных местах и вместе с ними изменяется и состояние материала часов . Ко времени это не имеет отношения! Если Вы, дорогой читатель, установите магнит вблизи маятниковых часов с железным маятником и таким путем ускорите его колебания и ход часов, Вы же не будете утверждать, что ускорили время во Вселенной!? Вы всего-навсего изменили параметры пространства вблизи маятника.

После Эйнштейна Илья Пригожин сделал шаг в правильном направлении в своей неравновесной термодинамике. Он предсказал (1986), что необратимость должна существовать и в микромире . К этому мы еще вернемся.

Наиболее глубокое представление о времени имеют геологи и палеонтологи, так как они имеют дело с огромными отрезками времени. И они знают, что все в этом мире изменяется – независимо от того, покоится нечто или движется – и что время не обязательно течет равномерно, существуют как медленные изменения, так и скачки, бывает и ускоренное развитие.

Ревизия основ

Сначала один эмпирический (т.е. базирующийся на реальности, а не постулированный) принцип. Современная научная картина мира состоит из двух друг другу противоречащих представлений: из абсолютной части (абсолютное по Брокгаузу: отделенное, в смысле изолированное, независимое, неограниченное, идеальное, безусловное, бесконечное, вечное) и из относительной части (лат. relativ: сравнимое, ограниченное, конечное, зависимое). Абсолютное никогда никем не наблюдалось и экспериментально не установлено, оно противоречит принципу причинности (оно рвет причинно-следственные связи, изолированное не может на что-то влиять) и целостности (все части целого, например, Вселенной или человеческого тела между собой причинно связаны). Абсолютное математически отображается величинами «нуль» и «бесконечность». Объекты с такими параметрами в природе не существуют. Исходя из этого, необходимо тщательно отделять друг от друга математические и физические представления (что не следует понимать как призыв не использовать математику в качестве исследовательского инструмента!).

В отличие от абсолютных представлений, модели с относительными, сравнимыми, конечными, связанными между собой параметрами соответствуют принципам целостности и причинности, а также и действительности, так как их легко проверить в эксперименте.

Если принцип относительности (все в мире относительно, т.е. конечно, изменчиво и сравнимо) верен (автор был бы весьма благодарен за хотя бы один пример, опровергающий этот принцип), то тогда теория относительности Эйнштейна должна быть ложной, так как она содержит абсолютное (подробнее в книге автора «Золотая середина...», 1997). Тогда пространство не пусто, а заполнено средой (точнее: пространство является средой, так как абсолютно пустого пространства, т.е. без среды не может быть). Каковы же свойства этой среды?

Пространство – это сверхтекучая жидкость

Существуют важные основания для утверждения, что пространство представляет собой сжимаемую жидкость с очень малой вязкостью и плотностью, подобную жидкому гелию-II. В этой жидкости легко возникают определенные структуры (вихри, волны), которые затем длительное время существуют. Многие возникшие независимо друг от друга теории (Гельмгольца, Томсона, Ацюковского, Бауэра, Хильгенберга, Мейла, Зейлера, Герловина и др.) показывают, что элементарные частицы, атомные ядра, атомы, молекулы и т.д. до галактик и силовых полей являются вихревыми структурами этой среды.

Сама причина квантования объектов микромира следует из свойств этой среды: вихревые структуры не могут иметь произвольные параметры, а только такие, чтобы в них могло существовать целое число стоячих волн (бегущие волны связаны с большими энергетическими потерями, они излучают энергию и приводят к разрушению или изменению структуры). Поэтому есть смысл называть эту среду квантовым эфиром . Маделунг еще в 1926 году показал, что квантовая теория микромира следует просто из законов гидродинамики и не нуждается в невообразимых и бессмысленных корпускулярно-волновых дуализмах, плотностях вероятности и отношениях неопределенности.

Вихревые кольца имеют одну особенность: при больших скоростях движения они становятся меньше, а при малых – больше (это описывает и эмпирически найденное уравнение де Бройля λ = h /mV ). Газ из таких частиц будет в отличие от «нормального» газа при охлаждении расширяться (как вода при замерзании). Поэтому все «просветы» между этими частицами всегда заполнены, образуют сплошную среду и не требуют бесконечного ряда все более мелких частиц для достижения непрерывности. Материя при этом делима не бесконечно , что было бы абсолютизмом. Эта модель не требует и виртуальных (в переводе: воображаемых, кажущихся!), колеблющихся около нуля пространственной энергии частиц.

Многие исследователи (Я. Ярковский, Хильгенберг, Крафт, Кэри и др.) предположили, что небесные тела поглощают эфир и превращают (завихряют) его внутри себя в весомую материю, что сопровождается производством тепловой энергии. Сегодня известны десятки фактов геологии, подтверждающих рост земного шара. Вот некоторые из них. Все внешние границы континентов соответствуют друг другу, поэтому континенты можно (мысленно или в экспериментах с глобусом) свести друг с другом без просветов и получить шар меньших размеров (примерно 250 миллионов лет назад Атлантический океан еще не существовал, а диаметр Земли был в два раза меньше). Согласно лазерным измерениям со спутников континенты преимущественно удаляются друг от друга; количество продуцируемого в недрах Земли тепла растет (что ведет к потеплению климата!). Сила тяжести тоже медленно увеличивается, что подтверждают исследования древних песчаных откосов и сегодняшний рост веса эталонов. Вымирание гигантских и 80 миллионов лет в два раза более легких на меньшей Земле динозавров тоже является подтверждением, и т.д. (подробнее в упомянутой книге автора). Но этаблированные геологи не решаются возражать этаблированным физикам: «ни из чего не может возникать материя!» и поэтому придерживаются тупиковой модели тектоники плит, которая утверждает, что древняя Пангея развалилась на осколки по неизвестным причинам и что эти осколки с тех пор хаотически плавают по поверхности Земли неизменных размеров .

Если эфир постоянно превращается в недрах Земли в «нормальное» вещество, что сопровождается его уплотнением, то земной шар должен со всех сторон «всасывать» этот эфир. Тогда мы находимся в потоке эфира, который «увлекает» все тела в недра Земли и создает таким образом тяготение, вес. И чем больше небесное тело и меньше расстояние до него, тем сильнее всасывающая, увлекающая сила (как в постепенно сужающейся водопроводной трубе). И это вероятнее всего и есть причина ускорения свободно падающих тел, т.е. гравитации .

А та как во Вселенной становится все больше вихревых структур, т.е. частиц (что подтверждает и знаменитый физик Поль Дирак, открывший теоретически антиматерию) и все меньше «свободного» эфира или пространства, постепенно изменяются и величины мировых «констант» (их постоянство тоже не может быть абсолютным), что и может составлять сущность времени .

Истинная причина времени

Итак, мировые константы должны со временем изменяться. Причиной этого является необратимое превращение «свободного» эфира в «вихреподобное» вещество, среды пространства в материю. Поэтому плотность эфира, или гравитационная «постоянная» должна постепенно уменьшаться, а вместе с ней и другие «константы».

Одной из таких «констант» является «постоянная» Ридберга, которая определяет длину волны излучаемых атомами света, в том числе и атомами звезд и галактик. Эти волны становятся со временем все короче, а свет соответственно, все «синее». От далеких галактик приходит к нам сегодня «красносмещенный» свет, который был излучен миллиарды лет назад в пространство с другими свойствами (с большей плотностью), поэтому его «красное смещение» объясняется вовсе не доплеровским эффектом (Эстерле, 1992). Так что «стандартная модель Большого взрыва» ложна, что и подтверждается все новыми фактами, наблюдениями и теоретическими исследованиями. А также принципом «нет ничего абсолютного»: абсолютное начало Вселенной со временем ноль и бесконечными другими параметрами есть просто фикция.

Уменьшение со временем плотности эфира приводит и к постепенному снижению скорости света в «пространственно-временном континууме». Время определяется не вторичной скоростью света , а скоростью изменения первичной плотности эфира , что влияет и на микромир (мы уже упоминали о необратимости процессов в микромире по Пригожину).

Скорость изменения мировых констант тоже не постоянна, другими словами, время течет не с постоянной скоростью. При среднем возрасте Вселенной эта скорость должна быть максимальной, потому что к этому времени половина свободного эфира уже превратилась в «материю» и превращается максимальное количество эфира за единицу времени.

Можно ли эту скорость изменения как-то выразить через наши обычные единицы измерения? Для этого есть некоторые факты. «Молодые» звезды с массами, равными массе нашего Солнца, имеют мощность излучения, которая на 40% (т.е. в 1,4 раза) ниже, чем была у «молодого» Солнца 4,6 миллиардов лет назад (Ingersoll, 1987). Известно, что мощность излучения звезд зависит от гравитационной постоянной (т.е. от плотности эфира) как корень седьмой степени. Корень седьмой степени из 1,4 равен 1,04924144, или округленно 1,05. Таким образом, плотность эфира была 4,6 миллиардов лет назад примерно на 5% выше, чем сегодня. Если взять в качестве первого приближения линейное снижение плотности эфира, то можно полное время существования нашей Вселенной оценить в 90 миллиардов лет.

Все это относится к среднему времени во Вселенной. Но можно представить себе и местное, локальное время. Вблизи Земного шара плотность эфира не снижается, как в среднем во Вселенной, а растет из-за ускоренного роста массы Земли и ее гравитационного поля. Этот рост относительно невелик, но для жизни на Земле он может иметь решающее значение. Мы знаем, что каждая следующая ступень развития биосферы занимает все более короткие интервалы времени. Это ускорение развития может быть причинно связано с ростом земного шара.

Является ли время источником энергии?

Известный русский астрофизик Н.А. Козырев разработал в 1957 году концепцию «физического времени». Он утверждал, что время есть «вращение причины вокруг следствия»(?) и что оно содержит энергию, которую можно извлекать с помощью определенных технических средств. Эта концепция «разрешает» существование бесконечно больших скоростей, что противоречит принципу «нет ничего абсолютного». Поразительно, но некоторые предсказания его теории были подтверждены его личными астрономическими наблюдениями, а также наблюдениями других астрономов. Он утверждал, например, что звезда или галактика может наблюдаться одновременно в трех позициях: в прошлом (там, где объект виден сейчас), в настоящее время (где он сейчас действительно находится) и в будущем (где он будет находиться, когда его догонит посланный сейчас с Земли световой сигнал). С помощью телескопа, оборудованного в фокусе светочувствительным электрическим сопротивлением, эти три позиции были действительно зарегистрированы (аналогия: две позиции летящего самолета, установленные визуально и по звуку).

Эти наблюдения могут быть объяснены с помощью нашей гидродинамической модели эфира. Если «части» пространства «плывут» в виде вихревых структур с разной скоростью и плотностью и в разных направлениях, то в них могут быть и разные скорости распространения сигналов. И если знать параметры этих течений, можно находить и путь быстрейшего достижения определенного места. С этой точки зрения можно наглядно представить себе и «червячные дыры» в пространстве, постулируемые некоторыми современными астрофизиками (это вихревые нити!). Принципиальная возможность машины времени также не исключается: если время действительно «течет», то существуют несколько возможностей движения: пассивное движение по течению, а также активное движение против и поперек течения.

«Завихрить» эфир можно и с помощью технических средств и получать таким путем так называемую свободную или пространственную энергию (подробнее в 6-й главе упомянутой книги автора). Это приведет к дополнительному искусственному изменению плотности эфира (очень незначительному), а значит, и скорости течения времени, поэтому Козырев не совсем прав, когда заявляет, что из времени можно извлекать энергию.

Резюме: Согласно предложенной гипотезе ответ на вопрос, что такое время, получает в рамках целостного естествознания ясную и логичную интерпретацию.

Литература:

  1. Ingersoll A.P. Die Atmosphäre. In: Die Dynamik der Erde – Spektrum der Wissenschaft: Verständliche Forschung, 1987, 168...181.
  2. Козырев Н.А. Причинная и асимметричная механика в линейном приближении. Пулково, 1957.
  3. Madelung E. Quantentheorie in hydrodynamischer Form. Z. für Phys. 40, 3, 4, 1926, 327.
  4. Oesterle O. Eine neue Definition der "roten Verschiebung"? Deutsche Allgemeine Zeitung 13.06.92, Alma-Ata.
  5. Oesterle O. Goldene Mitte: Unser einziger Ausweg. Vom zersplitterten zum ganzheitlichen Wissen. Universal Experten Verlag, Rapperswil, Schweiz, 1997.
  6. Пригожин И. и Стенгерс И. Порядок из хаоса. Прогресс, М., 1986.
  7. Oesterle O. Was ist eigentlich Zeit? NET-Journal, 1/2000, Schweiz.

Георгий Лаврентьевич Орешко

Республика Беларусь

“В науке нет вечных теорий”

Альберт Эйнштейн

С того момента, как человек научился анализировать информацию, записанную памятью, он стал задумываться пытаться понять, что же такое “время”? Материя? Действие? Или что-то еще?

По сей день нет четкого и конкретного определения времени. Никто не знает, что есть “время”, но зато все знают, что время течет, бежит, движется, время относительно и может ускоряться и замедляться и даже останавливаться и “течь” в обратном направлении и в нем – во времени можно путешествовать, как в “прошлое” так и в “будущее”. С понятием “время” связаны все общепризнанные научные теории. Математика дает “добро” проектам создания машины времени и проектов этих, видимо, не меньше, чем проектов “ вечного двигателя”. Но в “вечном двигателе” - там, хотя бы понятно, что и как должно двигаться или вращаться, и из каких шестеренок, колесиков и рычажков строится “вечный двигатель”. И совсем другое дело “машина времени”. Что, в чем, и относительно чего должно двигаться - перемещаться?

Я предлагаю свой способ перемещения или путешествия во времени. И этот способ заключается в следующем. На пространственной – временной выпуклости надо отыскать “ червячную нору”, в которой прячется “ стрела времени”, предварительно определив направление течения времени, лечь на эту стрелу головой навстречу течению, волосы заплести в косичку “ Аля Мюнхгаузен” и что есть силы тянуть себя за эту косичку в направлении противоположном течению времени. Так, возможно, можно будет попасть в прошлое. Если надо попасть в будущее - то надо проделать все то же самое, развернувшись на 180 градусов. Если мой способ путешествия во времени покажется несерьезным, то первым на тему времени пошутил не я. Первым, наверное, был Альберт Эйнштейн. Ведь Эйнштейн, создавая и специальную Теорию относительности и общую Теорию относительности не знал, и потому не объяснил, что такое “время”. И уже совсем не понятен смысл объединения непонятного понятия “время” с другим, столь же непонятным понятием “пространство”. В общей Теории относительности образовалось “пространство-время”- некое единое целое. Но обычно, чтобы получить представление о целом, его, это целое, необходимо разложить на составляющее. В основе познания лежит принцип “ разделения”. Чтобы понять принцип работы, - например - двигателя внутреннего сгорания - его придется разобрать. Это наиболее удобный и рациональный способ познания. Вот почему непонятно, для чего два непонятных понятия объединять одно? Чтобы получить непонятное в квадрате?

Даже математическое описание “ четвертого измерения” не может служить доказательством существования четвертого измерения в реальности. Ведь математическое описание даже не пытается конкретизировать абстрактность “ пространство - время”. Математическое доказательство существования четвертого измерения - гениальная шахматная партия. Но дело в том, что даже самую гениальную шахматную партию невозможно перенести на реальное поле битвы. И все ссылки на то, что в природе может существовать нечто противоречащее здравому смыслу - не имеют под собой фактических оснований. В природе нет, и не может быть ничего противоречащего здравому смыслу. Потому что здравый смысл - это способность и умение разума приводить все возникающие противоречия к общему знаменателю.

Какой смысл в теории ради теории? И в рассуждениях ради рассуждений? В надежде на то, что когда-то в будущем, кто-то сможет подтвердить и доказать справедливость рассуждений и правильность выводов? А если никто и никогда этого не докажет по причине того, что объективная реальность не зависит ни от наших знаний, ни от нашего понимания, ни от наших амбиций, желания и веры потому, что не понимание формирует действительность, а действительность формирует понимание, не сознание формирует материю, а материя формирует сознание.

Природа устроена так, что в ней нет ничего, включая знания, что нельзя было бы усовершенствовать, т.е. сама “ ЕЁ ВЕЛИЧЕСТВО ПРИРОДА” - не претендует на абсолют, т.е. на истину! Ведь наши знания - подобны одежде, которую даже самую модную, красивую и удобную, со временем, по причине износа и ветшания, необходимо менять. Никто не станет спорить с тем, что природа устроена гениально - а все гениальное просто.

Нам кажется, что можно путем усложнения понятий создать нечто фундаментально-конечное, можно познать истину, не понимая того, что истина- это всего лишь линия горизонта на Планете познания.

Есть два основных способа познания: познание чужим умом и познание своим умом. Образование - это способ познания чужим умом (данное замечание прошу не расценивать, как призыв к невежеству). Потому что образование, в первую очередь, учит запоминать и в меньшей степени учит думать, что, на мой взгляд, является существенным недостатком.

Разум дан человеку, в первую очередь, для того, чтобы человек думал и сомневался и не принимал все на веру. Если бы сомнения разума были не угодны ВСЕВЫШНЕМУ - то он дал бы нам, людям, не разум, а инстинкт - насекомое не сомневается. Поэтому основным принципом научного познания должен быть принцип знаменитого персонажа И.Ильфа и Е.Петрова – Михаила Самуэльевича Паниковского –“ Не верю! Паниковский не обязан всему верить!”

Если на, казалось, объясненные и понятные школьные прописные истины - теплый воздух легче холодного и вода при замерзании расширяется - посмотреть через “ призму сомнения” - то можно увидеть картину, отличающуюся от привычной.

Если какой-то объем воздуха заключить в жесткой, неэластичной емкости - то вес этого воздуха никак не изменится с изменением температуры. Почему воздушный шар с эластичной оболочкой, наполненный нагретым воздухом имеет подъемную силу? Все очень просто. Представим себе группу людей, стоящих на месте, плотно прижавшись друг к другу. Это группа занимает некоторую площадь. Затем эти люди начинают интенсивно двигаться, толкаться - и площадь, которую они занимают, естественно увеличится. То же самое происходит и с молекулами воздуха. В нагретом состоянии движение молекул более интенсивно и, следовательно, нагретый воздух имеет меньшую плотность и удельный вес, чем холодный. Удельный вес нагретого воздуха меньше удельного веса холодного воздуха. Отсюда и подъемная сила.

Трубы и батареи отопления разрывает не замерзшая вода. Коэффициент температурного расширения - сжатия металла значительно больше, чем воды. И металлическая труба, сжимаясь при охлаждении значительно в большей степени, чем лёд, сжимая лёд - разрывает сама себя.

Когда самолёт преодолевает “ звуковой барьер” - слышен сильный хлопок. Это объясняется возникновением ударной волны и, по идее, мощность этой ударной волны должна возрастать с возрастанием скорости самолёта. Но мы слышим хлопок только в момент преодоления звукового барьера. И, раз мы “хлопок” слышим, то это наводит на мысль, что этот хлопок - все-таки звук, потому, что наше ухо устроено так, что ударную волну мы не можем слышать. Какова же природа столь мощного звукового импульса? Если рассматривать самолёт, как генератор звуковой волны, то энергия волны, при достижении генератором скорости распространения волны, когда самолёт и звуковая волна движутся в одном направлении и с одной скоростью, и каждая последующая волна будет накладываться на каждую предыдущую волну и энергия этих волн будет складываться, то есть суммироваться, то энергия этой суммированной волны будет равна энергии одной отдельной волны умноженной на произведение времени движения генератора со скоростью распространения волны и частоты волны.

Еп = Е1 (т v) – где Еп - энергия суммированной волны; Е1 - энергия отдельной волны; т- время движения со скоростью распространения волны; v – частота. Но, так как самолёт движется с ускорением, то абсолютного времени движения со скоростью распространения не может быть, время это будет условно. Его можно определить экспериментально. Возможно оно будет равняться скорости распространения, деленной на ускорение и деленной на скорость распространения - t = c: s: c.

Чем с меньшим ускорением самолёт будет преодолевать “ звуковой барьер” - тем сильнее будет “ хлопок”.

Черенковское свечение – тот же самый “ хлопок” возникающий в момент, когда частица, генерирующая электромагнитную волну, достигает скорости распространения этой волны.

Конечно, все эти процессы, протекают значительно сложнее. Я объясняю лишь сам принцип, как я его понимаю.

Теперь я хочу вернуться к главному, ради чего я и затеял весь этот разговор. К времени и к пространству. К специальной и общей Теории относительности А. Эйнштейна.

Нет единого мнения о том, что такое “время” и что такое “пространство”. Есть только множество предположений. А предположения не могут служить основанием для утверждения. И Теория, построенная на предположениях не может претендовать на фундаментальность. То, что “время” некая материальная сущность, на которой можно строить конкретные выводы - не факт. А факт - это то единственное, чему имеет право доверять наука. И, то, что “время” замедляется с возрастанием скорости - не более чем предположение. Не понятна та абсолютная уверенность в правильности выводов Теории относительности. Ведь единственное в чем можно быть абсолютно уверенным - это то, что абсолютно уверенным нельзя быть ни в чем. И я попробую это доказать.

Моя цель и задача, объяснить сам механизм замедления времени, не используя придуманного Эйнштейном понятия разных систем отсчета. Для того, чтобы объяснить механизм замедления времени скоростью, обратимся к мысленным экспериментам самого Эйнштейна.

Космический корабль с часами удаляется от нас со скоростью близкой к скорости света. И мы в действительности увидим, что часы на корабле идут почти в два раза медленнее наших часов. Но дело в том, что это только иллюзия. И объяснить этот фокус можно следующим образом.











Сто лет назад Альберт Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности - блестящую, элегантную теорию, которая пережила целый век и открыла единственный успешный путь к описанию пространства-времени (пространственно-временного континуума ).

Есть много различных моментов в теории, указывающих, что общая теория относительности - не последняя точка в истории о пространстве-времени. И в самом деле, пускай мне нравится ОТО как абстрактная теория, однако я пришел к мысли, что она, возможно, на целый век увела нас от пути познания истинной природы пространства и времени.

Я размышлял об устройстве пространства и времени немногим более сорока лет. В начале, будучи молодым физиком-теоретиком, я просто принимал эйнштейновскую математическую постановку задачи специальной и общей теории относительности, а так же занимался некоторой работой в квантовой теории поля, космологии и других областях, основываясь на ней.

Но около 35 лет назад, отчасти вдохновленный своим опытом в технических областях, я начал более детально исследовать фундаментальные вопросы теоретической науки, с чего и начался мой длинный путь выхода за рамки традиционных математических уравнений и использования вместо них вычислений и программ как основных моделей в науке. Вскоре после этого мне довелось выяснить , что даже очень простые программы могут демонстрировать очень сложное поведение, а затем, спустя годы, я обнаружил, что системы любого вида могут быть представлены в терминах этих программ.

Воодушевившись этим успехом, я стал размышлять, может ли это иметь отношение к важнейшему из научных вопросов - физической теории всего.

Во-первых, такой подход казался не слишком перспективным - хотя бы потому, что модели, которые я изучал (клеточные автоматы) , казалось, работали так, что это полностью противоречило всему тому, что я знал из физики. Но где-то в 88-м году - в то время, когда вышла первая версия Mathematica , я начал понимать, что если бы я изменил свои представления о пространстве и времени, возможно, это к чему то бы меня привело.

Простая теория всего?

Из статьи вовсе не кажется очевидным , что теория всего для нашей вселенной должна быть проста. И в самом деле, история физики привносит дополнительные сомнения, ведь чем больше мы узнаем, тем вещи оказываются более сложными, во всяком случае, в терминах математического аппарата, вводимого ими. Но, как отмечалось, к примеру, богословами много веков назад, есть очевидная черта нашей вселенной - в ней есть порядок. Частицы нашей вселенной не просто подчиняются каким-то своим законам, но и подчиняются определённому набору общих законов.

Но насколько простой может быть теория всего для нашей Вселенной? Скажем, мы можем представить её в виде программы, допустим, в Wolfram Language . Насколько большой будет эта программа? Будет ли оно сравнима с длиной человеческого генома, или больше походить по объему на операционную систему? Или же она будет значительно меньше?

Если бы я отвечал на этот вопрос до того, как начал исследовать вычислительную вселенную простых программ, я бы, скорее всего, ответил, что подобная программа должна быть чем то весьма сложным. Однако мне удалось обнаружить, что в вычислительной вселенной даже чрезвычайно простые программы могут демонстрировать сколь угодно сложное поведение (этот факт отражен в общем принципе вычислительной эквивалентности).

Структура данных Вселенной

Но какой должна быть такая программа? Ясно одно : если программа и вправду может быть чрезвычайно простой, то она будет слишком мала для того, чтобы в явной форме кодировать некоторые очевидные особенности нашей Вселенной, такие как массы частиц, разного рода симметрию, или даже пространственную размерность. Все эти вещи должны появляться каким-то образом из чего-то более низкоуровневого и фундаментального.

Но если поведение вселенной определяются простой программой, то какова структура данных, с которыми эта программа работает? Сперва я предположил, что это должно быть нечто простое для описания, как, к примеру, структура клеток, которая появляется в клеточном автомате. Но даже если подобная структура хорошо работает для описания моделей различных вещей , представляется, что она должна быть весьма неправдоподобной для фундаментальных физических моделей. Да, можно найти такие правила, что будут демонстрировать поведение , которое в большом масштабе не будет показывать очевидное свойства структуры. Однако если физика действительно может описываться некоторой простой моделью, то представляется, что столь жёсткая структура для пространства не может быть в неё включена, и что свойства пространства должны из чего-то проистекать.

Так какова альтернатива? Нам потребуется более низкоуровневое понятие, чем пространство, из которого оное и будет рождаться. Также нам потребуется базовая структура данных, которая будет максимально гибкой. Я размышлял об этом много лет, изучая самые разнообразные вычислительные и математические формальные системы. Но в конце концов я понял, что по сути все, с чем я сталкивался, может быть представлено одним способом - с помощью сетей.

Пространство как граф

Так может ли пространство состоять из чего-то подобного ? В классической физике и ОТО пространство не представляется как состоящее из чего бы то ни было. Оно представляется в виде некоторой математической конструкции, которая служит чем-то вроде сцены, на которой имеется непрерывный диапазон возможных положений, занимаемых разными объектами.

Однако можем ли мы точно сказать, что пространство является непрерывным? Когда квантовая механика зарождалась, была популярна идея о том, что пространство, как и всё остальное, квантуется. Но было не ясно, как эту идею можно сопрячь со СТО, собственно, не было и явных доказательств дискретности пространства. Когда я начал заниматься физикой в семидесятых, обсуждение дискретности пространства сошло на нет, плюс экспериментально было доказано, что в масштабах до 10 -18 м (1/1000 радиуса протона, или аттометр) дискретности не наблюдается. Спустя 40 лет и десятки миллиардов долларов, потраченные на ускорители частиц, в масштабах до 10 -22 м (или 100 йоктометров) дискретность пространства так и не обнаружили.

Однако есть мнение, что она должна проявиться в масштабах около планковской длины - 10 -34 метра. Но когда люди размышляют об этом , скажем, в контексте спиновых сетей, петлевой гравитации или чего бы ты ни было, то они склонны предполагать, что всё, что там происходит, тесно связано с формализмами и понятиями квантовой механики.

Но что, если пространство - вероятно, в планковских масштабах - есть лишь старый добрый граф, лишённый квантовых свойств? Звучит не особо впечатляюще, однако для задания подобного графа требуется значительно меньше информации - достаточно просто сказать, какие узлы с какими соединены.

Но как подобное может порождать пространство? Прежде всего, откуда на больших масштабах возникает видимая непрерывность пространства? На самом деле, всё очень даже просто: это может быть следствием большого количество узлов и связей. Немного напоминает то, что происходит в жидкостях - скажем, в воде. В малых масштабах мы можем наблюдать молекулы, мечущиеся в тепловом движении. Однако масштабный эффект заставляет все эти молекулы порождать то, что мы воспринимаем как непрерывную жидкость.

Так получилось, что в середине 80-х я много времени уделял изучению этого феномена - это было частью моей работы, в которой я разбирался в природе кажущейся случайности турбулентных потоков жидкости . В частности, мне удалось показать, что если представить молекулы как клетки клеточного автомата, то их крупномасштабное поведение будет точно описываться дифференциальными уравнениями для потоков жидкости.

И потому, когда я начал размышлять о возможности существования подструктуры пространства, которое можно представить в виде сети, мне подумалось, что здесь можно использовать те же методы, и что это может свести уравнения ОТО Эйнштейна к другим, существенно более низкоуровневым.

Может быть, нет ничего, кроме пространства

Хорошо. Допустим, пространство есть сеть. Но что можно сказать обо всех вещах, располагаемых в пространстве? Что можно сказать об электронах, кварках, протонах и прочем? Стандартные физические представления говорят о том, что пространство есть сцена, на которой располагаются частицы, струны или что бы то ни было. Однако подобное представление становится весьма сложным. Но есть и более простой вариант: возможно, всё в нашей вселенной состоит из пространства.

В последние годы своей жизни Эйнштейн был весьма увлечен этой идеей . Он полагал, что, быть может, такие частицы, как электроны, можно рассматривать как нечто вроде черных дыр, что состоят из одного лишь пространства. Однако, опираясь лишь на формализм ОТО, Эйнштейн не смог развить эту идею, в результате чего она была заброшена.

И, так уж было, что за сотню лет до этого в умах некоторых людей жили подобные идеи. Это были времена до СТО, когда люди думали, что пространство заполнено средой, подобной жидкости - эфиром (по иронии судьбы в настоящее время мы вернулись к модели заполненного пространства - полем Хиггса , квантовыми флуктуациями в вакууме и прочим). Между тем, было понятно, что существуют различные типы атомов, соответствующие различным химическим элементам. И было выдвинуто предположение (в частности, Кельвином), что разным атомам можно сопоставить различные узлы эфира .

Это интересная идея, хоть и неправильная. Но, представляя пространство как сеть, можно рассмотреть схожую идею: возможно, частицы соответствуют определенным структурам сети . Быть может, всё сущее во вселенной есть сеть, а материи соответствуют какие-то структуры этой сети. Подобные вещи легко можно обнаружить на поле клеточного автомата. Даже если каждая клетка подчиняется некоторым простым правилам, в системе появляются определенные структуры со своими свойствами - прямо как частицы с физикой взаимодействия друг с другом.

То, как всё это может реализовываться на сетях - отдельная и очень большая тема. Однако сперва нам стоит обсудить одну очень важную вещь - время.

Что есть время?

В 19-ом веке были понятия пространства и времени. Оба описывались координатами, а с помощью некоторых математических формализмов появлялись схожим путем. Однако мысль о том, что пространство и время в некотором роде есть одно и то же, не была в ходу. Но потом появился Эйнштейн с ОТО, и люди начали говорить о пространстве-времени , в котором пространство и время есть грани некоего единого понятия.

Оно вносит множество смыслов в СТО, в которой, к примеру, перемещение с переменной скоростью есть суть вращение в четырехмерном пространстве-времени. И весь этот век физики полагали пространство-время некоей сущностью, в которой пространство и время не имеют фундаментальных различий.

Но теперь все становится немного сложнее. Ведь может быть много мест в сети, где можно применить подобное правило. Так что определяет порядок обработки каждого фрагмента?

По сути, каждое возможное упорядочение соответствует своему временному потоку. И можно было бы вообразить теорию, в которой все потоки имеют место быть, и наша вселенная имеет множественную историю .

Но мы можем обойтись и без этой гипотезы. Вместо этого, вполне возможно, существует лишь одна нить времени - и это хорошо соотносится с тем, что мы знаем о мире, с нашим опытом. И чтобы понять это, нам следует сделать нечто наподобие того, что сделал Эйнштейн, формулируя СТО: нам следует ввести более реалистичную модель того, чем может являться наблюдатель.

Излишне говорить, что какой-либо реальный наблюдатель должен иметь возможность существовать в нашей вселенной. Таким образом, если вселенная представляет собой сеть, то наблюдатель должен быть некоей частью этой сети. Вспомним теперь о постоянных небольших изменениях, которые происходят в сети. Чтобы знать, что подобное изменение (обновление) произошло, наблюдатель и сам должен быть изменен (обновлен).

И тут вещи приобретают интересный оборот. Если сеть ведет себя как неискаженное в пространстве большей размерности d -мерное пространство, то число узлов всегда будет около r d . Но если поведение подобно искривленному пространству (как в ОТО), то будет иметь место поправочный член, пропорциональный такому математическому объекту, как тензор Риччи . И это весьма интересно, ведь тензор Риччи как раз и возникает в уравнениях Эйнштейна.

Тут много математических сложностей. Следует рассмотреть кратчайшие пути - геодезические линии сети. Следует понять, как сделать что бы то ни было не только в пространстве, но и на сети с течением времени. Так же следует понять то, до каких масштабов проявляются свойства сети.

При выводе математических результатов важно иметь возможность получать разного рода средние значения. По сути, это подобно выведению уравнений для жидкости из динамики молекул: нужно иметь возможность принимать среднее из некоторого диапазона случайных значений в низкоуровневых взаимодействиях.

Но хорошая новость заключается в том, что существует необъятное количество систем, построенных даже на чрезвычайно простых правилах, которые подобны цифрам числа пи , то есть для любых прикладных целей являются достаточно случайными . Получается, что даже если особенности причинной сети полностью определены для того, кто знает исходное состояние сети, то большая часть этих особенностей будут являться, по сути, случайными.

Вот что имеем в итоге. Если ввести предположение об эффективной микроскопической случайности и предположить, что поведение системы в целом не приводит к изменению во всех ограничивающих размерностях, то из этого следует, что масштабное поведение системы удовлетворяет уравнениям Эйнштейна !

Полагаю, это очень интересно. Уравнения Эйнштейна можно получить практически из ничего. Это означает, что эти простые сети воспроизводят черты гравитации, которые мы знаем из современной физики.

Есть ряд деталей, которые не подходят под формат этой статьи. Многие из них я озвучивал довольно давно в NKS , особенно в заметках в конце.

Некоторые из вещей, возможно, стоит упомянуть. Во-первых, стоит отметить, что эти базисные сети не только представляются в обычном непрерывно определенном пространстве, но и не определяют такие топологические понятия, как внутри и снаружи. Все эти понятия являются следствием и выводятся.

Когда дело доходит до вывода уравнений Эйнштейна, тензоры Риччи рождаются из геодезических линий на сети вместе с ростом сфер, которые берут начало из каждой точки на геодезической линии.

Полученные уравнения Эйнштейна являются уравнениями Эйнштейна для вакуума. Но как и в случае с гравитационными волнами, можно эффективно отделить особенности пространства, связанные с материей, а затем получить полные уравнения Эйнштейна в терминах материи-энергии-импульса.

Когда я пишу это, то понимаю, насколько легко скатываюсь к «языку физиков» (вероятно, это связано с тем, что я занимался физикой в молодости...). Но достаточно просто сказать, что на высоком уровне появляется захватывающая вещь, которая заключается в том, что из простой идеи о сетях и причинно-следственно инвариантных правил замены можно вывести уравнения ОТО. Сделав удивительно мало, мы получаем яркую звезду физики 20-го века: общую теорию относительности.

Частицы, квантовая механика и прочее

Весьма здорово - иметь возможность вывести ОТО. Но на этом физика не заканчивается. Другой очень важной её частью является квантовая механика . Боюсь, я не смогу в рамках этой статьи подробно развернуть эту тему, но, по-видимому, такие частицы, как электроны, кварки или бозоны Хиггса должны представляться в виде некоторых особых областей сети. В качественном смысле они могут не сильно отличаться от «эфирных узлов» Кельвина.

Но тогда их поведение должно следовать правилам, которые мы знаем из квантовой механики - или, если более конкретно - из квантовой теории поля. Ключевой особенностью квантовой механики является то, что она может быть сформулирована в терминах множественных поведений, каждое из которых связано с определенной квантовой амплитудой. Я не до конца со всем этим разобрался, однако есть намек на то, что нечто подобное происходит, если смотреть на эволюцию сети с различными возможными последовательностями низкоуровневых замен.

Моя сетевая модель, говоря строго, не имеет никаких квантовых амплитуд. Она больше похожа (но не в точности) на классическую, по сути, вероятностную модель. И в течение полувека люди считали, что с подобными моделями сопряжены практически нерешаемые проблемы. Ведь есть такая теорема Белла, в которой говориться, что если нет мгновенных нелокальных распространений информации, то не найдется и такой модели «скрытых переменных», что сможет воспроизвести квантово-механические результаты, наблюдаемые экспериментально.

Но есть принципиальные замечания. Вполне себе ясно, что означает нелокальность в обычном пространстве некоторой размерности. Но что можно сказать в контексте сетей? Тут всё по-другому. Потому что все определяется одними лишь связями. И хоть сеть и может в больших масштабах представляться трехмерной, остаётся возможность, что есть некие «нити», соединяющие некоторые области, которые без оных были бы отделены друг от друга. И мне не даёт покоя одна мысль - есть основания полагать, что эти нити могут генерироваться подобными частицам структурами, распространяющимися в сети.

В поисках вселенной

Хорошо, получается, что некоторые модели на основе сетей могут воспроизвести модели современной физики. Но с чего стоит начать поиск модели, в точности воспроизводящей нашу вселенную?

Первая мысль - начать с существующей физики и попытаться адаптировать инженерно-прикладные правила так, чтобы воспроизвести её. Но единственный ли это путь? А что если просто начать перечислять все возможные правила, ища среди них те, что будут описывать нашу вселенную?

Не начав изучение вычислительной вселенной простейших программ, я бы подумал, что это безумная затея: правила нашей вселенной никак не могут быть достаточно простыми для того, чтобы их можно было бы найти простым перечислением. Но увидев, что творится в вычислительной вселенной и увидев некоторые другие примеры, в которых потрясающие вещи были найдены одним лишь перебором, я понял, что ошибаюсь.

Но что будет, если кто-то действительно начнет осуществлять подобный поиск ? Вот подборка сетей, полученных после довольно небольшого числа шагов, используя все возможные правила определенного, весьма простого типа:

Некоторые из этих сетей явно не соответствуют нашей вселенной. Они просто замирали спустя несколько итераций, то есть время в них, по сути, останавливалось. Или структура их пространства была слишком простой. Или у них было бесконечное число измерений. Или какие-то другие проблемы.

Здорово, что с такой удивительной быстротой мы можем найти те правила, которые явно не соответствуют нашей вселенной. А сказать то, что именно этот объект - наша вселенная, является значительно более сложной задачей. Потому что даже если смоделировать большое количество шагов, то невероятно сложно будет показать то, что поведение этой системы демонстрирует то же самое, что говорят нам физические законы о ранних моментах жизни вселенной.

Хотя есть ряд обнадеживающих вещей. Например, эти вселенные могут рождаться с фактически бесконечным числом измерений, а затем постепенно сжиматься до конечного числа измерений, потенциально устраняя необходимость в явной инфляции в ранней Вселенной.

А если рассуждать на более высоком уровне, то следует помнить, что если использовать весьма простые модели, то будет иметь место большое расстояние между «соседними моделями», так что, скорее всего, эти модели будут либо точно воспроизводить известные физические построения, либо будут далеки от истины.

В конце концов, нужно воспроизвести не только правила, но и начальное состояние вселенной. И как только мы узнаем его, то мы принципиально сможем узнать точную эволюцию вселенной. Так означает ли это, что можно было бы сразу узнать все о вселенной? Однозначно нет. Из-за явления, которое я называю «вычислительной несводимостью» , и которое подразумевает, что если знать правила и начальное состояние для системы, она по-прежнему может требовать неприводимое количество вычислительной работы для прослеживания каждого шага системы в выяснения того, что она делает.

Тем не менее, существует вероятность, что кто-то сможет найти простое правило и начальное состояние, сказав: "Смотрите-ка, это наша вселенная! " Мы нашли бы нашу вселенную в пространстве всех возможных вселенных.

Конечно, это было бы знаменательным днём для науки.

Но возникло бы множество других вопросов. Почему именно это правило, а не другое? И почему наша Вселенная должна иметь правило, которое появляется достаточно рано в нашем списке всех возможных вселенных, и которое мы можем найти простым перечислением?

Можно было бы подумать, что именно особенности нашей вселенной и тот факт, что мы в ней находимся, заставят нас сформировать правила перечисления так, что вселенная появится достаточно рано. Но в настоящее время я полагаю, что всё должно быть значительно более экстравагантно, как, например, в случае с наблюдателем во вселенной - все из большого класса нетривиальных возможных правил для вселенных в действительности эквивалентны, потому можно выбрать любое из них и получить точно такие же результаты, просто по-другому.

Ок, покажите мне Вселенную

Но всё это лишь догадки. И пока мы и в самом деле не найдем кандидата на правило нашей вселенной, вероятно, на обсуждение этих вещей не стоит тратить много времени.

Так, хорошо. Какова наша текущая позиция во всем этом? Большую часть из того, что сейчас обсуждалось, я понял где-то в 99-ом - за несколько лет до окончания A New Kind of Science . И хоть я и писал на простом языке, а не в формате статьи по физике, мне удалось покрыть основные моменты этой темы в девятой главе книги, добавив некоторые технические детали в примечаниях в конце.

Но после того, как в 2002 году книга была закончена, я снова начал работать над физическими проблемами . Будет забавным сказать, что в моём подвале стоял компьютер, который искал фундаментальную физическую теорию. Но вот что на самом деле он делал: перечислял возможные правила различных типов и пытался обнаружить соответствие их поведения определенным критериям, которые могли бы сделать их правдоподобными в качестве моделей физики.

Я весьма скрупулёзно проделывал это работу, черпая идеи из простых случаев, последовательно продвигаясь к более реалистичным. Было много технических вопросов. Как представлять большие эфолюционирующие последовательности графов. Или как быстро распознавать слабоуловимые закономерности, которые показывают, что правило не соответствует нашей вселенной.

Работа разрослась на тысячи страниц, если её представлять в печатной форме, постепенно приближая к пониманию основ того, что могут делать системы, основанные на сетях.

В некотором смысле это было чем-то вроде хобби, которым я занимался параллельно с текучкой по управлению компанией и ее технологическим развитием . И был еще один отвлекающий фактор. В течение многих лет я занимался проблемой вычислительных знаний и построением движка, который мог бы всесторонне их реализовывать. И по результатам моей работы над A New Kind of Science я убедился, что это возможно, и что сейчас подходящее время для реализации этого.

К 2005 году стало ясно, что это действительно возможно реализовать, и потому я решил посвятить себя этому направлению. В результате получилась Wolfram|Alpha . И как только Wolfram|Alpha была запущена, то стало ясно, что можно сделать значительно большее - и я посвятил своё, пожалуй, наиболее продуктивное десятилетие на создание огромной системы из идей и технологий, которая дала возможность реализовать Wolfram Language в его нынешнем виде, а так же множество других вещей.

Заниматься физикой или нет - вот в чем вопрос

Но в течение этого десятилетия я не занимался физикой. И когда сейчас я смотрю на файловую систему на своем компьютере, я вижу большое количество ноутбуков с материалами по физике, сгруппированные с полученными мною результатами, и все это оставалось брошенным и нетронутым с начала 2005 года.

Должен ли я вернуться к вопросам физики? Я определенно хочу этого. Хотя есть и другие вещи, которые я хотел бы реализовать.

Я провел большую часть своей жизни, работая над очень большими проектами. И я упорно трудился, планируя то, что собираюсь сделать, пытаясь их распланировать на ближайшее десятилетие. Иногда я откладывал проекты, потому что существующие на тот момент технологии или инфраструктура были ещё не готовы к ним. Но как только я приступал к работе над проектом, я давал себе обещание найти способ его успешно завершить, даже если для его реализации потребуется много лет напряженной работы.

Однако поиск фундаментальной физической теории, пожалуй, несколько отличается от проектов, над которыми мне приходилось работать раньше. В некотором смысле критерии его успеха гораздо жестче: он или решает проблему и находит теорию, или нет. Да, можно было бы найти множество интересных абстрактных понятий из формирующийся теории (как в теории струн). И вполне вероятно, что такое исследование даст интересные побочные результаты.

Но в отличие от создания технологий или исследования научных областей, формулирование содержания этого проекта вне нашего контроля. Его содержание определяется нашей вселенной. И, вполне возможно, я просто ошибаюсь в предположениях о том, как работает наша вселенная. Или, быть может, что я прав, но есть практически непреодолимый барьер из-за вычислительной несводимости, который лишает нас возможностей познать эту сферу.

Кто-то может сказать, что есть вероятность того, что мы найдем некоторую вселенную, которая будет походить на нашу, но мы так никогда и не узнаем, наша ли она в действительности. Я, на самом деле, не особо беспокоюсь об этом. Я думаю, что есть достаточное количество аномалий в существующей физике, приписываемых таким вещам, как темная материя, объяснение которых даст нам полную уверенность в том, что мы нашли верную теорию. Будет здорово, если можно будет сделать предположение и быстро проверить его. Но к тому времени, как мы выведем все, казалось бы, произвольные массы частиц, и другие известные особенности физики, можно будет быть уверенным, что мы имеем дело с верной теорией.

Было занятно в течение многих лет спрашивать у своих друзей, должен ли я заниматься фундаментальными вопросами физики. И получал я три совершенно разных типа ответов.

Первый - простой: "Ты должен заниматься этим! " Они говорили, что проект является самым увлекательным и важным из тех, что можно себе вообразить, и не могут понять, зачем ждать ещё хоть один лишний день, прежде чем к нему приступить.

Второй тип ответов: "Зачем тебе этим заниматься? " Затем они говорят нечто вроде «Почему бы не решить проблему искусственного интеллекта, или молекулярной инженерии, биологического бессмертия, или, по крайней мере, не построить огромную многомиллиардную компанию? Зачем заниматься чем-то столь абстрактным и теоретическим, когда можно сделать что-то насущное и изменить тем самым мир?»

А есть третий тип ответов - весьма ожидаемый, если иметь в виду историю науки. В основном он исходит от моих друзей-физиков, и это некая комбинация из "Не трать своё время на это! " и "Пожалуйста, не надо этим заниматься ".

Дело в том, что нынешний подход к фундаментальной физике, основанный на теории квантового поля, насчитывает почти 90 лет. Он имел ряд успехов, однако не привел нас к фундаментальной физической теории. Но для большинства современных физиков нынешний подход и есть суть сама физика. И когда они слышат о том, над чем я работаю, им это кажется чем-то столь незнакомым, будто это на самом деле и не физика.

И некоторые из моих друзей прямо так и говорят: "Я надеюсь, что у тебя ничего не получится, потому что тогда все, над чем я работал, пойдет коту под хвост ". Ну, да, многое из сделанного окажется бессмысленным. Но вы всегда сталкиваетесь с этим риском, когда занимаетесь проектом, в котором природа решает что верно, а что нет. Но я должен сказать, что даже если можно будет найти по-настоящему фундаментальную физическую теорию, то останется ещё очень большое поле для работы квантовой теории поля, к примеру - объяснение различных эффектов на масштабах, с которыми мы работаем в настоящее время на ускорителях частиц.

Что требуется?

Так, хорошо, если я запущу проект по поиску фундаментальной физической теории, то что мне следует делать? Это сложный проект, которому потребуюсь не только я, но также и разнородная группа талантливых людей.

Будет ли он в конечном счете работать - не знаю, но думаю, что будет довольно интересно за ним наблюдать, и я планирую представить его в прозрачном формате, сделав его максимально доступным и познавательным (конечно, это будет ободряющим контрастом с тем режимом отшельника, в котором я работал над A New Kind of Science в течение десяти лет).

Безусловно, я не могу знать, насколько сложен этот проект, и принесет ли он вообще результаты. В конечном счете это зависит от того, какова есть на самом деле наша вселенная. Но, основываясь на том, что я сделал десять лет назад, у меня есть четкий план относительно того, с чего начать и каких людей свести вместе в рамках одной команды.

Тут потребуются как хорошие учёные, так и прикладники/инженеры. Потребуется проделать много работы в области разработки алгоритмов эволюции сетей и их анализа. Я уверен, что тут потребуется теория графов, современная геометрия, теория групп и, возможно, некоторые другие разделы абстрактной алгебры. И я не удивлюсь, если в итоге будут задействовано большое количество других областей математики и теоретической информатики.

Тут потребуется сложная и серьёзная физика, с понимаем основ квантовой теории поля, теории струн и, возможно, таких разделов, как спиновые сети. Также, вероятно, потребуются методы статистической физики и её современных теоретических основ. Потребуется понимание общей теории относительности и космологии. И, если дела идут хорошо, потребуется работа над большим количеством разнообразных физических экспериментов, а также их интерпретация.

Будут и технические проблемы - понять, к примеру, то, как проводить огромную вычислительную работу по сетям и визуализировать получаемые результаты. Но я подозреваю, что самые большие проблемы будут в строительстве здания новой теории и понимании того, что необходимо для изучения различных видов сетевых систем, которые я хочу исследовать. Будет не лишней поддержка из существующих ныне областей. Но, в конце концов, подозреваю, потребуется построение существенно новой интеллектуальной структуры, которая не будет похожа ни на что из того, что имеется сейчас.

Но пришло ли время?

Подходящее ли сейчас время для реализации подобного проекта? Может быть, следует подождать, пока компьютеры получат больше вычислительных возможностей. Или когда некоторые области математики продвинутся дальше. Или пока не будут получены ответы на еще несколько вопросов из физики.

Я не уверен. Но я и не вижу никаких непреодолимых препятствий, а лишь то, что на этот проект потребуются усилия и ресурсы. И кто знает: может быть, это окажется проще, чем мы думаем, и мы, оглядываясь назад, будем задаваться вопросом - почему этого никто не сделал ранее.

Одним из ключевых моментов, который привел к общей теории относительности 100 лет назад, заключался в том, что пятый постулат Евклида («параллельные линии никогда не пересекаются») может и не выполняться в реальной вселенной, давая возможность существования искривленного пространства. Но если мои подозрения о космосе и вселенной верны, то это означает, что на самом деле есть и более фундаментальная проблема в основаниях Евклида - в самых первых его определениях. Ведь если существует дискретная подпространственная сеть, то предположения Евклида о точках и линиях, которые могут занимать любые пространственные положения, попросту не верны.

  • новый вид науки
  • a new kind of science
  • nks
    • Добавить метки

    Вполне понятно, что все окружающие нас предметы обладают определёнными размерами (ширина-высота-длина - параметры их протяжённости в пространстве), они перемещаются (изменение, движение) относительно друг друга или вместе с планетой Земля - по отношению к другим космическим телам: звёздам, планетам, созвездиям, галактикам. Точно также все предметы изменяются (перемещаются, движутся) во времени: они возникают в процессе взаимодействия материальных образований, развиваются и переходят из одних форм в другие.

    Поэтому пространство и время являются всеобщими формами бытия - атрибутами - материальных систем. Не может существовать предмета, который находился бы вне пространства и времени, как нет пространства и времени существующих сами по себе, вне постоянно движущейся (изменяющейся) материи.

    В истории философии сложились две концепции относительно понимания пространства и времени, которые можно обозначить как концепции Демокрита-Ньютона (субстанциональная) и Аристотеля-Лейбница (реляционная). Суть их заключается в выяснении вопроса: в каком отношении находятся пространство и время к материи.

    Субстанциональная концепция . Она складывалась в метафизическом русле в соответствии с принципами классической механики, которые интуитивно предполагали древние мыслители, а фундаментально обосновал в первой четверти ХVIII столетия Исаак Ньютон. Пространство рассматривалось как бесконечная пустая протяжённость, вмещающая в себя все тела (предметы). Время рассматривалось как равномерный поток длительности, не зависящий от каких-либо процессов, оно абсолютно. Материя существует сама по себе и как бы "погружена" в пространство и время. Соответственно отношение между пространством, временем и материей представлялось как отношение между самостоятельными субстанциями.

    Реляционная концепция (лат. - относительный). Она зародилась в русле диалектической традиции - Аристотель, Лейбниц, Гегель; была сформулирована в диалектическом материализме и окончательно подтверждена теорией относительности Эйнштейна, который вскрыл непосредственную связь пространства и времени с движущейся материей и друг с другом. Фундаментальный вывод, следующий из теории относительности, гласил: пространство и время не существуют без материи, их метрические свойства создаются распределением и взаимодействием материальных масс, то есть гравитацией. Сам Эйнштейн, отвечая на вопрос о сути своей теории, говорил, что раньше считали, что если каким-нибудь чудом все материальные вещи исчезли бы вдруг, то пространство и время остались бы. Согласно же теории относительности, вместе с вещами исчезли бы и пространство, и время.

    Эйнштейн Альберт (1879-1955 гг.), физик-теоретик, один из основателей современной физики. Родился в Германии в обеспеченной еврейской семье, с 1893 г. жил в Швейцарии. В 1900 г. в Цюрихе закончил политехникум, в 1902-1909 гг. работал в патентном бюро в Берне. В дальнейшем занимался научной и педагогической работой в Бернском, Женевском, Пражском и Берлинском университетах. Создал частную (1905 г.) и общую (1907-1916 гг.) теории относительности. Открыл закон взаимодействия массы и энергии. Автор основополагающих трудов по квантовой теории вещества и поля: ввёл понятие кванта света, как "порции" света, в виде которой он существует, впоследствии именуемого фотоном (само слово "фотон" ввёл в научный оборот в 1926 г. физик Н. Льюис), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии, предсказал индуцированное излучение. Развил статистическую теорию броуновского движения, заложив основы теории флуктуации, создал квантовую статистику Бозе-Эйнштейна. Нобелевский лауреат 1921 г. за труды по теоретической физике. Парадокс: в 1907 г. Эйнштейн участвовал в конкурсе по кафедре теоретической физики Венского университета на должность приват-доцента, представив в качестве конкурсной работы опубликованную им статью, по новым на тот момент научным взглядам в области квантовых явлений: факультет признал работу неудовлетворительной, а 14 лет спустя за эти исследования Нобелевский комитет присудили ему свою премию. Преследуемый нацистами за идейную борьбу против фашизма, Эйнштейн в 1933 г. эмигрировал в США, где работал над проблемами космологии и единой теории поля. В 1940 г. участвовал в написании коллективного письма учёных-физиков президенту США Ф. Рузвельту об опасности для планеты, создаваемого в Германии ядерного оружия, которое стимулировало и американские ядерные испытания. Иностранный член-корреспондент РАН (1922 г.), иностранный почётный член АН СССР (1926 г.). Один из инициаторов создания государства Израиль.

    Идеи Эйнштейна послужили основой для представления материалистической картины мира, исходящей из единства пространства и времени с материей и её движением. По признанию Эйнштейна, на его философское мировоззрение оказали влияние взгляды Канта, Юма и Маха. Особенностью собственного мировоззрения стал рационализм. Рационализм Эйнштейна нашёл выражение в его взглядах на идеал физической теории, который он мыслил как единую теорию геометризированного поля. Его онтологический рационализм заключался в представлении природы, как строго детерминированной системы, включающей неопределённости и случайности.

    Что же такое пространство и время в философском представлении?

    Пространство - форма бытия материи (атрибут) со свойством протяжённости всех взаимодействующих во времени компонентов. (Компонент может являть собой как отдельный предмет (тело), так структуру и даже систему, в зависимости от функционального подхода к пространству.)

    Время . - форма бытия материи (атрибут) со свойствами длительности и последовательности смены состояний в пространстве.

    Все свойства пространства и времени неразрывны, взаимосвязаны с материальными образованиями (телами, предметами, структурами, системами), внутри и между которыми пребывают и развиваются те или иные формы движения. Существуют общие, а также особенные свойства пространства и времени.

    Общие свойства пространства:

    • - объективность;
    • - бесконечность;
    • - взаимосвязь со временем и с движением;
    • - протяжённость;
    • - единство прерывности и непрерывности: прерывность относительна по отношению к двум (или нескольким) взаимодействующим системам в пространстве; непрерывность - абсолютна, потому как пространство обладает связностью, в нём не может быть дискретности.

    Общие свойства времени:

    • - объективность;
    • - вечность;
    • - взаимосвязь с пространством и с движением;
    • - зависимость от структурных характеристик материальных систем;
    • - единство прерывности и непрерывности: у времени нет естественных объективных перерывов, оно всеобъемлюще и течёт даже там, где могут образовываться пространственные пустоты, поэтому связный подход характерен для всех процессов и явлений во времени, так как они взаимосвязаны между собою потенциально и актуально: прошлое - настоящее - будущее.

    Особенные свойства пространства и времени:

    • - для пространства - трёхмерность (высота-ширина-длина), симметрия и асимметрия, формы и размеры, местоположение, расстояние между предметами, распределение вещества, поля и космического вакуума;
    • - для времени - одномерность, асимметричность, необратимость, то есть направленность всегда от прошлого к будущему, ритм процессов, скорость изменения состояния, неповторяемость, длительность.

    В отношении бесконечности, как общего свойства пространства и времени, необходимо пояснение. Поскольку материя абсолютна, несотворима и неуничтожима, постольку она существует вечно, а вечность - это бесконечность времени независимо от его интервалов: от секунд до вселенских эпох, причём неважно для каких именно материальных систем. Поэтому всякие допущения конечности времени неизбежно приведут либо к теологическим гипотезам о сотворении мира и времени Богом, либо к идеалистическим концепциям мироздания.

    Материя бесконечна в своих пространственно-временных формах бытия . Из теоретических принципов астрофизики и астрономии следует, что спектральные линии галактик Вселенной смещены в красную сторону спектра, и это смещение свидетельствует об их взаимном удалении друг от друга. Этот вывод вытекает из теории "Большого взрыва". Определено и время этого, порождающего вселенскую жизнь, события - примерно 14 млрд лет. Явившись из космического вакуума, взорвалась некая туманность, представляющая материальную субстанцию, а её фрагменты с колоссальной скоростью стали разлетаться в синергетическом вихре. Из этих фрагментов впоследствии стали образовываться звёзды, затем галактики, которые продолжали движение по инерции, созданной субстанциональным взрывом, расширяя пространство Вселенной. Есть естественнонаучные основания считать, что предполагаемое пространственное расширение является не только внутригалактическим процессом, а во Вселенной кроме нашей Метагалактики существует бесчисленное множество других космических систем. С философской точки зрения это суждение - объективный факт, так как в материальном мире, в его бесконечных пространственно-временных формах существуют самые разнообразные структурные образования материи с многомерными элементами, в том числе и социальной организации. Но классический вопрос для Вселенной и Земли остаётся - а как же естественный материальный процесс во времени и пространстве будет происходить дальше?

    Существует несколько вариантов:

    • - первый - движение, начало которому было положено в результате "Большого взрыва" будет продолжаться бесконечно;
    • - второй - движение, начавшись в момент "Большого взрыва", расширит нашу Вселенную до бесконечности, затем наступит замедление и остановка. А вот энергии материи (возможно энергии космического вакуума, как вида материи) к сжатию уже не хватит и Вселенная "застынет" - будут происходить только внутривселенские процессы; - третий - скорость галактик постепенно замедлится, вплоть до полной остановки, а затем они двинутся назад в точку своего первичного "хлопка", где и исчезнут, растворившись в космическом вакууме, а с ними трансформируется в абиотику социальная материя на тех планетах, где она имелась. Следующий этап развития материи - новый Вселенский взрыв. Для пояснения этих вариантов сделаем уточнение: в конце XX в. учёные ряда стран провели совместный эксперимент в рамках программы "Наблюдение внегалактического излучения с аэростата и исследования геомагнетизма". Выводы научной экспедиции оказались уникальными: наша Вселенная устроена так, что кинетическая энергия её расширения и потенциальная энергия вещества в ней уравновешены. Это означает, что она плоская и выстроена по геометрии Евклида (III в. до н.э.), а не Б. Римана (1826-1866 гг.) и Н. Лобачевского (1792-1856 гг.). Три весьма своеобразные геометрически обоснованные точки зрения мыслителей-математиков прогнозировали не только возможную форму Вселенной, они определяли её судьбу во времени и пространстве. Учёные-экспериментаторы пришли к выводу, что если наша Вселенная построена по Б. Риману, подобно шару, она должна расширяться, доходя до максимального радиуса кривизны, потом начнёт сжиматься и в конце концов коллапсирует. По геометрии Н. Лобачевского (эллипс, криволинейное движение) Вселенная будет расширяться бесконечно, причём по истечении бесконечного времени сохранит некую скорость. По геометрии Евклида Вселенная тоже должна расширяться бесконечно, но при этом скорость расширения непременно падает, пока не станет равной нулю. Тогда Вселенная растянется до бесконечности. Главное здесь то, что расширение Вселенной никогда не сменится сжатием, для этого у неё просто не хватит материи. Она будет развиваться в вечности. В этом заключается сегодня естественнонаучный и философский ответ на проблему бытия Вселенной и бытия человека в ней.

    Евклид (III в. до н.э.), древнегреческий математик. Работал в Александрии. Основной труд "Начало" (15 книг), содержащий основы древней математики - в плоскости, элементарной геометрии, теории чисел, общей теории отношений и метода определения площадей и объёмов, включавшего элементы теории пределов.

    Лобачевский Николай Иванович (1792-1856 гг.), российский математик, создатель неевклидовой геометрии, труды по алгебре, математическому анализу, теории вероятностей, механике, физике и астрономии. Родился 20 ноября (1 декабря) 1792 г. в Нижнем Новгороде. Учился в Казанском университете. В 1811 г. получил степень магистра, в 1814 г. стал адъюнктом, в 1816 г. экстраординарным, в 1822 г. ординарным профессором. Заведовал университетской библиотекой, был хранителем музея, с 1827 по 1846 г. ректор Казанского университета. Его математическое открытие, доказывающее, что существует не одна "истинная" геометрия (1826 г.), не получило научного признания. В 1832 г. при обсуждении в Петербургской Академии наук идеи "воображаемой" (термин Н. Лобачевского; понятие "неевклидовая геометрия" позднее ввёл в научный оборот немецкий математик К. Гаусс) геометрии, против неё, как незаслуживающей внимания членов академии, выступили авторитетные математики N. Остроградский и В. Буняковский; резкая критика открытия Лобачевского продолжалось в тиражируемом журнале Ф. Булгарина и завершилось его снятием в 1846 г. (по совокупности обстоятельств) с должности ректора университета, освобождения от должности профессора и других университетских должностей. Лишь во 2-й половине XIX в. открытие Н. Лобачевского было по достоинству оценено научным сообществом, что позволило перевернуть существовавшее более 2-х тысяч лет учение Евклида о природе пространства. В 1993 г. в Российской Академии наук была учреждена премия имени Н.И. Лобачевского. Имя Н.И. Лобачевского присвоено Нижегородскому государственному университету.

    Риман Бернхард (1826-1866 гг.), немецкий математик, положивший начало геометрическому направлению в теории аналитических функций. Рассматривал геометрию как учение о непрерывных совокупностях любых однородных объектов (многообразиях). Ввёл так называемые римановы пространства и развил их теорию: по окружности - риманова геометрия. Выдвинул ряд основных идей типологии. Известны собственные работы по алгебраическим функциям, аналитической теории дифференциальных уравнений, распределению простых чисел, тригонометрическим рядам и теории интеграла. Риманова геометрия (1854 г.) изучает свойства многомерных пространств, в малых областях которых имеет место евклидова геометрия.

    Отметим и то, что исследование пространственно-временных характеристик человеческого бытия, а также естественных его факторов - это прерогатива не только философии, оно осуществляется многими науками и прикладными дисциплинами. Другой вопрос, что философия в вопросах пространственно-временного бытия даёт ответы на всеобщие человеческие и естественные проблемы, а частные науки ориентированы на описание и анализ предметных проблем. Обратимся к некоторым из них:

    • - история - историческое время несравнимо с физическим временем, так как имеет свою собственную структуру, в которой субъекты истории овладевают временем и пространством, организуя события и одновременно переживая их. Историческое время исчисляется поколениями, веками, эпохами. Его особенным свойством является то, что за точку отсчёта берутся те или иные общественные события, которые остались в памяти поколений и сыграли существенную роль. Интересна теория исторического сжатия времени с пространственной динамикой и результатами его протекания для человечества: Античные времена охватывали пять тысячелетий (ведение примитивного хозяйства); Средневековье "уложилось" уже в одну тысячу лет (развитие ремёсел); Новое время заняло всего 300 лет (скачок в естественных науках, становление производства); Новейшее время уложилось в сотню лет, а событий произошло множество (появление супертехнологий, мощная социальная динамика). Сегодня история буквально творится на наших глазах, многие люди просто не успевают приспосабливаться к быстро меняющимся условиям бытия. Целые поколения людей поэтому не понимают друг друга, так как жили и живут по сути в разные и по-разному адаптированные ими исторические периоды времени;
    • - политология - политическое время. Оно и в физическом, и в реальном властном проявлении - уникальное общественное явление. В своём формальном проявлении политическое время - это специфическое бытие народов, наций, стран, государств, содружеств, союзов, где осуществляется политическое господство, действуют политические режимы, реализуются гражданские свободы, где политико-правовые механизмы институционального регулирования прошли длительную адаптацию. Политика, отражая отношения по поводу власти, становится реальным временем, когда удовлетворяет общественные потребности;
    • - социология - социальное время. В социальном пространстве мы наблюдаем ускорение темпов человеческого развития, темпов социализации, вызванных общественными явлениями, и потому в одну и ту же единицу фактического времени сейчас укладывается всё большее количество социальных явлений: в семье, в учебной группе, в профессиональном коллективе, в государственной структуре. Другой вопрос - когда мы оцениваем социальное явление с общественной точки зрения (институционально, то течение времени одно) и с персональной точки зрения, когда человек, индивид решает свои личные проблемы (здесь протекание временных процессов иное - персонифицированное);
    • - биология - биологическое время. Живые структуры обладают особыми свойствами пространства и времени. Биологическое время - это время жизнедеятельности организмов от белковых до приматов, то есть до человека. Биологическое время - это время когда в живом организме происходит обмен веществ, способствующий его жизненным функциям. Продлить или сократить время жизнедеятельности организма - задача многомерная. Для человека и биомира она глобальная. Как люди, так и животные постоянно сталкиваются с проблемой возможного сокращения времени своего функционирования - экологической угрозой. Техногенный процесс охватил всю цивилизацию, в этом есть как технические плюсы, так и социальные минусы, разбирать которые мы сейчас не будем, отметим лишь для организма человека только один факт - искривление естественного течения времени при переводе с "летнего" на "зимний" режим функционирования и обратно. В ходе такого насильственного временного сдвига реально страдает множество людей, особенно больных и пожилого возраста, которых никогда не поймёт и не поддержит государство, невоспринимающее биологическое время, а это уже уровень социального времени на стыке с политическим;
    • - психология - психологическое время. Оно связано с индивидуально-эмоциональными переживаниями человека. Напряжённость, как бы растягивает время, а удовольствие, радость достаточно скоротечны, они "уплотняют" время. Человек, поступая так или иначе, действует двояко, как рационально, так и эмоционально. Его собственное Эго соприкасается с подсознательным Оно и при воздействии общественного Супер-Эго, имеющего нормативный характер, составляет индивидуальный психологический тип поведения, то есть мотивированность поступков, с учётом психологического времени, может быть достаточно разнообразной.

    Пространство и время - это всеобщие формы существования материи. Нет и не может быть материи вне пространства и времени. Как и материя, пространство и время объективны, независимы от сознания. Структура и свойства движущейся материи определяют структуру и свойства пространства и времени. Пространство и время зависят не только от материи, но и друг от друга. Это обнаруживается даже при простом механическом перемещении: по положению солнца на небе можно определить время, а для определения координат космического корабля нужно задать время. Более глубоко связь пространства и времени раскрыла теория относительности. Она ввела единое понятие четырехмерного пространства и времени (пространство Минковского). Так данные современного естествознания подтверждают единство материи, движения, пространства и времени.

    Пространство - есть форма бытия материи, характеризующая ее протяженность, сосуществование и взаимодействие материальных тел во всех системах.

    Время - форма бытия материи, выражающая длительность ее существования, последовательность смены состояний всех материальных систем.

    Время и пространство обладают общими свойствами . К ним относятся:

    Объективность и независимость от сознания человека;

    Их абсолютность как атрибутов материи;

    Неразрывная связь друг с другом и движением;

    Единство прерывного и непрерывного в их структуре;

    Зависимость от процессов развития и структурных изменений в материальных системах;

    Количественная и качественная бесконечность.

    Различают монологические (направление, непрерывность, необратимость) и метрические (связанные с измерениями) свойства пространства и времени. Наряду с общими характеристиками пространства и времени, им свойственны некоторые особенности, которые характеризуют их как различные атрибуты материи, хотя и тесно связанные между собой.

    Так, к всеобщим свойствам пространства относятся:

    Протяженность, т.е. взаимное расположение и существование различных тел, возможность прибавления или уменьшения какого-либо элемента;

    Связность и непрерывность, которая проявляется физическим воздействием через поля различного характера перемещения тел;

    Относительная прерывность, т.е. раздельное существование материальных тел, каждому из которых присущи свои границы и размеры.

    Общее свойство пространства - это трехмерность, т.е. все материальные процессы происходят в пространстве 3-х измерений. Кроме всеобщих свойств пространство обладает и локальными свойствами. Например, симметрия и асимметрия, месторасположение, расстояние между телами, конкретные формы и размеры. Все эти свойства зависят от структуры и внешней связи тел, скорости их движения, взаимодействия с внешними полями.

    Пространство одной материальной системы непрерывно переходит в пространство другой системы, поэтому оно практически незаметно, отсюда его неисчерпаемость как в количественном так и в качественном отношении.

    К всеобщим свойствам времени относятся:

    объективность,

    неразрывная связь с атрибутами материи (пространством, движением и др.),

    длительность (выражающая последовательность существования и смены состояний тел) образовывается из возникающих друг за другом моментов времени, которые составляют весь период существования тела от его возникновения и до перехода в другие формы.

    Существование каждого тела имеет начало и конец, поэтому время существования этого тела конечно и прерывно. Но при этом материя не возникает из ничего и не уничтожается, а только меняет формы своего бытия. Отсутствие разрывов между моментами и интервалами времени характеризует непрерывность времени. Время одномерно, ассиметрично, необратимо и направлено всегда от прошлого к будущему.

    Специфические свойства времени :

    конкретные периоды существования тел (они возникновенны до перехода в иные формы);

    одновременность событий (они всегда относительны);

    ритм процессов, скорость изменения состояний, темп развития процессов, и др.

    Но не смотря на индивидуальные свойства, отличающие друг от друга пространство и время, в мире нет материи, которая бы не обладала пространственно-временными свойствами, так же, как время и пространство не существуют сами по себе, вне материи или независимо от нее. Весь опыт человечества, в том числе данные научных исследований, говорит о том, что нет вечных предметов, процессов и явлений. Даже небесные тела, существующие миллиарды лет, имеют начало и конец, возникают и гибнут. Ведь, погибая или разрушаясь, предметы не исчезают бесследно, а превращаются в другие предметы и явления. Цитата из идей Бердяева подтверждает это: «...Но для философии, существовавшее время, прежде всего, а затем и пространство, есть порождение событий, актов в глубине бытия, до всякой объективности. Первичный акт не предполагает ни времени, ни пространства, он порождает время и пространство». Материя вечна, несотворима и неучтожима. Она существовала всегда и везде, всегда и везде будет существовать.

    Существование любого материального объекта возникает только благодаря взаимодействию образующих его элементов. Так, атом существует лишь постольку, поскольку осуществляется взаимодействие между ядром и электронами, образующими оболочку атома; живые организмы существуют только благодаря взаимодействию составляющих их молекул, клеток и органов; общество существует благодаря обмену деятельностью между людьми, взаимодействию различных подсистем социального организма. Кроме внутреннего взаимодействия между элементами и частями обществ происходит и взаимодействие объектов с внешним окружением. Они могут включаться в более сложные системы, становиться их элементами.

    Итак, структурность материи, существование в ней определенного типа материальных систем предполагает взаимодействие как внутреннее, так и внешнее по отношению к каждому выделенному объекту. Взаимодействие приводит к изменению его свойств, отношений, состояний. Все эти изменения, рассмотренные в самом общем плане, представляют собой неотъемлемую характеристику бытия материального мира.