3. ПРО ЧОТИРИМІРНІСТЬ ПРОСТОРУ-ЧАСУ. Частина 1
2.3. ПРО ЧОТИРИМІРНІСТЬ ПРОСТОРУ-ЧАСУ
Однією з найплідніших ідей нової фізики, заснованої на теорії відносності, є визнання, що час і простір нерозривно пов'язані між собою і нероздільні в природних умовах.
Ст. І. Вернадський
Останнім часом з'являється все більше робіт, присвячених спробам переосмислення фундаментальних фізичних та філософських понять простору та часу. Вже Ейнштейн у своїй теорії відносності дав чітке уявлення про єдність простору та часу. Недарма в будь-якій сучасній літературі йдеться про континуум "простір-час". Простір-час у загальній теорії відносності викривлено, причому характер викривлення в цьому місці залежить від фізичних явищ, що тут відбуваються. З іншого боку, кривизна простору-часу впливає на процеси, що відбуваються. За образним висловом відомого фізика Дж. Уїлера, "... простір говорить речовині, як рухатися, а речовина говорить простору, як викривлятися".
Це нове метапоняття має на увазі і метарівень мислення по відношенню до простору Евкліда і часу Ньютона, тобто має на увазі чотиривимірність матеріального світу. Саме має на увазі, бо побачити чи логічно осмислити чотиривимірність практично неможливо. Проте я намагатимуся дати хоча б основні поняття та асоціації таємничого чотиривимірного світу. У цьому мені допоможе книга У. Д. Успенського " Ключ до загадок світу " , де це завдання розібрано докладно і дуже доступно [72].
А. Хінтон (Hinton) у своїй книзі [81] робить цікаві зауваження щодо способу, за допомогою якого ми можемо підійти до питання про вищі виміри. Він каже так: "Наш простір несе в собі самі відносини, які дозволяють намвизначити відносини відомого нам простору до вищого.
Ми знаємо ставлення у просторі точки до лінії, лінії до поверхні, поверхні до тіла. Такі ж має бути ставлення тривимірного простору до вищого " .
Дійсно, якщо ми зупинимося на цій думці і розглянемо глибоку різницю між точкою і лінією, між лінією і поверхнею, між поверхнею і тілом, ми зрозуміємо, як багато нового і незрозумілого для нас має лежати в четвертому вимірі.
Як у точці неможливо уявити собі лінію та закони лінії, як у лінії не можна уявити собі поверхню та закони поверхні, як у поверхні не можна уявити собі тіло та зрозуміти закони тіла, так і в нашому просторі не можна уявити собі тіло, що має більше трьох вимірів, та не можна зрозуміти закони існування цього тіла.
Спробуємо розглянути ці відносини всередині нашого простору та подивимося, які висновки ми можемо зробити на підставі їхнього вивчення (рис. 2).
Ми знаємо, що наша геометрія розглядає лінію як слід від руху точки; поверхня - як слід від руху лінії і тіло - як слід від руху поверхні. На підставі цього чи не можна розглядати тіло чотирьох вимірів як слід від руху тіла трьох вимірів?
Що ж це за рух, і за яким напрямом
Крапка, рухаючись у просторі і залишаючи слід свого руху у вигляді лінії, рухається у напрямку, що в ній не полягає, тому що в точці немає ніякого напрямку. Лінія, рухаючись у просторі і залишаючи слід свого руху у вигляді поверхні, рухається у напрямку, що в ній не полягає: лінія завжди залишається лінією. Поверхня, рухаючись у просторі і залишаючи слід свого руху у вигляді тіла, теж рухається у напрямку, що в ній не полягає.Якщо вона рухатиметься по одному з напрямків, що полягають у ній, вона завжди залишиться поверхнею. Щоб залишити слід свого руху у вигляді тіла або тривимірної фігури, вона повинна відійти сама від себе - рухатися тим напрямком, якого немає в ній самій.
За аналогією і тіло, щоб залишити слід свого руху у вигляді чотиривимірної фігури, повинно рухатися у напрямку, що в ньому не полягає; інакше кажучи, тіло повинне відійти від себе, вийти саме з себе.
Ми можемо сказати, що напрямок руху по четвертому виміру лежить поза всіма напрямками, які можливі в тривимірній фігурі.
Якщо точку ми розглядаємо як розріз лінії, лінію – як розріз площини, поверхня – як розріз тіла, то за аналогією з цим тривимірне тіло – куб, куля, піраміду, ймовірно, можна розглядати як розріз тіла чотирьох вимірів, а весь тривимірний простір – як розріз чотиривимірного. Це призводить до думки, що багато, окремі для нас, тривимірні тіла можуть бути розрізами частин одного чотиривимірного тіла.
Уявімо якусь двовимірну свідомість, що існує в площині. Припустимо, що ця площина рухається вздовж осі тривимірної циліндричної спіралі (рис. 3).
Що бачитиме двомірна свідомість? Результат перерізу площини та спіралі, тобто точку, причому обертову точку. Але ніколи ця свідомість не зможе собі уявити об'ємну спіраль.
А тепер давайте згадаємо, скільки разів у нашому тривимірному житті ми спостерігали пласке обертання. Ну, наприклад, оглядове колесо. Нескінченне плоске обертання. Але давайте змінимо точку спостереження та врахуємо обертання землі навколо осі, навколо Сонця, врахуємо обертання Сонця навколо центру галактики. В результаті ми отримаємо дивовижну траєкторію руху крісла колесаогляду, який здається нам абсолютно плоским.
Далі спробуємо ускладнити завдання (рис. 4).
Уявімо, що вже знайома двомірна свідомість, що живе в площині, що перетинає крону великого тривимірного дерева, спостерігатиме дивовижну картину: нескінченну кількість перетинів сучків, сучків, листків. Причому перетин листя містично з'являтиметься з небуття — спочатку зростатиме, потім зменшуватиметься і, нарешті, зникатиме в небуття. Так як дерево криволінійне, то переріз гілок плавно переміщатиметься, але це все відбуватиметься в контексті законів двомірного простору-часу. А от якщо уявити, що в тривимірі дме вітер і дерево розгойдується, то здасться, що всі перетини ожили і, маючи свою особисту волю, куди хочуть переміщаються. І ніколи двомірна свідомість не зможе осягнути єдність усіх цих перерізів.