Анатолий Томилин - Занимательно о космогонии

• Название: Занимательно о космогонии
• Автор: Анатолий Томилин
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Физика
• Год: 1975

Тайны вселенной властно влекут к себе человека. И одна из них — как произошла и развивается солнечная система и системы других звезд. Предположений на сей счет было немало. Но все они носили умозрительный характер. Лишь в наши дни — дни полетов автоматических межпланетных станций — удается кое-что измерить непосредственно на небесных телах и выдвинуть более достоверные гипотезы. О современном взгляде на факт возникновения нашего мира и о процессах мирообразования рассказывается в настоящей книге.

---

Потом была другая формулировка У. Томсона. Были споры, чья лучше. Но в конце концов и в современной термодинамике второе начало формулируется хоть и без драматизма, но как закон возрастания энтропии. Конечная же гибель галактик и вообще вселенной объявлена несостоятельной, потому что, во-первых, никто пока не знает, что конкретно происходит в недрах галактик и по какому пути они развиваются; во-вторых, нет оснований считать вселенную замкнутой и изолированной системой, и, в-третьих, не исключено, что где-то имеют место процессы, идущие в прямо противоположном направлении, чем к тому обязывает второе начало термодинамики и здравый смысл обитателей планеты Земля.

Обсуждая вопрос связи энтропии со временем, не следует забывать, что второе начало термодинамики — закон статистический. Он может применяться для большей совокупности объектов. А время? Оно ведь существует для каждого единичного объекта. Да и теория относительности говорит, что система отсчета (в том числе и времени) может быть связана с любым единичным объектом, будь он хоть частицей, разгоняющейся в синхрофазотроне. Так что, пожалуй, жестко связывать время с энтропией — занятие опасное. Нельзя ли поискать других коррелятов?

Английские физики О. Пенроуз и Дж. Персивал пытаются все же ввести направление времени в физические законы, опираясь на теорию вероятностей. Но и у них время получается чисто статистическим, усредненным понятием, годным для ансамбля объектов. А с этим согласиться трудно.

Наконец, американский астроном Т. Голд считает, что «ответственным за направление времени является расширение вселенной». Он пишет: «Картина мировых линий галактик ясно показывает направление времени; это именно то направление, в котором мировые линии расходятся».

Однако, кроме расширяющейся модели вселенной, существуют сегодня и другие, в том числе и пульсирующие, в которых на каком-то этапе расширение должно сменяться сжатием. Означает ли это, что и время в них должно идти назад? При этом мы снова возвращаемся к проблеме: что такое время?

Много есть на эту тему разных высказываний, разных точек зрения. Заинтересовавшемуся читателю самому придется решить, к какой категории отнести представления о времени профессора Н. Козырева, ради которого мы и пустились в приведенные выше воспоминания.

Прежде всего, что подразумевает создатель новой теории под термином «ход времени»? После затянувшегося предисловия понять это становится несложно. «Ход времени» у Н. Козырева — это скорость протекания физических процессов. Каких? Любых! Иными словами, это скорость превращения причины в следствие. Для различных процессов эта величина, естественно, различна, но ограничивается она скоростью света в вакууме. Это тоже понятно, потому что никакая материальная система двигаться быстрее не должна. Так новая величина получает не только физическую определенность, но и размерность, и предельное значение. Попробуем уточнить ее дальше.

Известно, что в физике одни величины обладают только размерами и называются потому скалярами. Это, к примеру, длина, площадь, а также длительность промежутка времени — секунда, час, век. Сюда же можно отнести и массу, плотность, температуру и многие другие величины, определяющие вещество, его состояние и движение.

Другие же величины, помимо размеров, характеризуются еще и направлением. Называют их векторами. Примерами могут служить скорость, ускорение, сила…

«Ход времени», по Н. Козыреву, оказался ни тем и ни другим; он относится к псевдовекторам. Что это такое? А вот что: если вы утром мчитесь к автобусной остановке — ваша скорость вектор. Она определяет направление движения. А теперь представьте себя чемпионом фигурного катания. Заключительная фигура вашего, конечно, блестящего, выступления — вращение волчком. Чем является теперь ваша скорость? Теперь она псевдовектор. Угловая скорость, момент сил и момент количества движения — типичные псевдовекторы. К этой же категории величин относит Н. Козырев и «ход времени». Более того, поскольку направление времени всегда одно и то же, наш псевдовектор, как говорят математики, имеет «нулевой ранг», то есть становится псевдоскаляром.

Мы знаем, что время связано с пространством, как одна форма бытия материи с другой. По-видимому, и свойства их должны в чем-то определять друг друга.

Важным свойством пространства является его изотропность. То есть независимость его свойств от направления. С этим связана симметрия нашего мира. Однако подробное изучение свойств атомов и молекул, кристаллов и даже живых существ убеждает нас в том, что какое-то принципиальное абсолютное различие в природе между левым и правым быть должно. С чем это связано, пока неизвестно. Ведь сами по себе оба понятия, левое — правое, условны. Во всей физике не найти пока никакого указания на внутреннее различие между левым и правым.

Такая же асимметрия, по-видимому, должна существовать и между прошлым и будущим. Причина и следствие при повороте «стрелы времени» не должны давать абсолютного тождества. И эта асимметрия времени, по мнению Н. Козырева, может явиться могучим источником энергии.

Вывод «сногсшибательный»! Но чем он может быть подтвержден? Тут-то мы и подходим к самому интересному.

Известно, что вращение — форма движения, присущая всем небесным объектам. При этом линейная скорость любой точки на поверхности вращающегося тела имеет размерность, одинаковую с размерностью хода времени. А если их сложить?.. Получится, что для тела, вращающегося в одну сторону, линейные скорости точек к «ходу времени» нужно прибавить. А у тел, вращающихся в другую сторону, те же скорости нужно вычесть из «хода времени». Кроме того, на разных параллелях вращающихся галактик, звезд и планет ход времени в сумме с линейными скоростями будет разным. И эта разница немедленно даст и различие в количествах движения. Следовательно, должны появиться дополнительные силы. Пусть они парные; пусть действуют в разные стороны, но это силы. Не сдвигая с места центра тяжести вращающейся системы, они могут изменить полную энергию тела… Впрочем, опыт, только результат опыта может убедить нас в справедливости сказанного. И Н. Козырев проводит серию взвешиваний вращающегося в разные стороны волчка-гироскопа. Если выводы его теории правильны, то в одном случае гироскоп должен быть легче, в другом — тяжелее…

Конечно, волчок, весы — все это не просто грубые, примитивные орудия, с помощью которых мы хотим поймать следы самого неуловимого свойства природы — времени. И надо отдать должное, исследователи понимали это и не спешили с опубликованием выводов. Результаты получались не слишком надежные. Но чем больше накапливалось записей в рабочей тетради, тем яснее проступали закономерности. И в конце концов, Н. Козырев с сотрудниками пришли к выводу, что эффект «похудания и потолстения» есть! 90-граммовый гироскоп показывал разницу в весе примерно в ±4 миллиграмма. Этот результат позволил не только вычислить абсолютную величину «хода времени» (Н. Козырев обозначил ее С2), оказавшуюся равной примерно 700 км/ч, но и найти ее направление. Так, для нашего мира «ход времени» оказался положительным в левой системе координат, в той самой, к которой мы привыкли со школьной скамьи, и отрицательным в правой — ее зеркальном отражении. Это дало возможность впервые объективно определить понятия левого и правого в пространстве через время.

Опыты с гироскопами дали исследователям чрезвычайно интересные результаты. Создавалось впечатление, что именно теперь можно попытаться определить силу причины, то есть отличить активную силу физических законов от пассивной реакции. Для этого надо только узнать, какая из них увеличивается при данном направлении вращения, а какая уменьшается. Кроме того, изменение «хода времени» проявилось в виде появления дополнительных сил, действующих вдоль оси вращения в противоположных направлениях. Такие силы раньше в теоретической механике известны не были. Между тем влияние их весьма важно.

Давайте представим себе на месте вращающегося волчка планету, ну хотя бы Землю. В средней ее части результирующая дополнительных сил направлена по оси вращения к северу. Но поскольку силы эти не имеют права сдвигать с места центр тяжести планеты, то вблизи полюсов следует предположить существование уравновешивающих сил, направленных к югу. Следовательно, северное полушарие, находясь в тисках сдавливающих сил, будет сжиматься, тогда как южное те же силы будут растягивать.

Планеты не являются абсолютно сферическими телами. Об этом мы знаем уже довольно давно. Но раньше мы предполагали, что земной шар примерно одинаково сдавлен у полюсов. И потому, когда на основании анализа движений искусственных спутников выяснилось, что на севере сила тяжести больше, чем на юге, специалисты несколько растерялись. Появилась даже гипотеза о загадочном различии плотности вещества обоих полушарий Земли.