О пространстве-времени в учебниках механики пишут не так уж много, может быть, потому, что эти понятия кажутся всем очевидными. Пространство мы представляем себе обычно как трехмерное евклидово пространство (см. примеч. 12), в котором справедлива теорема Пифагора. Зная кое-что об общей теории относительности и римановом пространстве, мы говорим, что область риманова пространства, имеющая специальную метрику (см. примеч. 13), может, в частности, оказаться нашим трехмерным евклидовым пространством.
Без понятия пространства физика теряет смысл (но и в утверждении, что пространство существует само по себе, независимо от тел, смысла тоже нет). Понятие пустоты введено еще Демокритом, но пустота и пространство — не одно и то же. А слова космическое пространство означают просто очень удаленные от нас области.
Среди ученых нет единого мнения о том, что, собственно, представляет собой физика. Наиболее ясно это обнаруживается на примере ньютоновой механики — исторически первой физической теории, в отношении которой взгляды всех, казалось бы, должны полностью совпадать. На самом же деле общепризнаны только ее математические формулы; их запись может несколько различаться, но в общем они одинаковы. А в отношении смысла механики разные физики имели и имеют различные взгляды.
В XIX в. немецкие и австрийские физики, особенно Мах и Больцман, очень увлекались философией. Между ними произошла известная дискуссия (см. примеч. 14), рассказ о которой может показаться вам интересным.
Мах занимался перестройкой ньютоновой механики не в смысле создания другой, новой, теории, а в смысле иной интерпретации старой. В частности, он говорил,что вводить понятие силы нерационально: сила, по Маху, не является самостоятельной физической величиной, это просто произведение массы на ускорение. Иными словами он считал, что ньютоново уравнение движения F=ma — не более, чем определение левой части через посредство правой.
Ускорение можно точно измерить, наблюдая движение тел. Но на вопрос, что такое масса, нельзя дать конкретного ответа; говорят, что масса по своей природе присуща веществу. А силу, считал Мах, получают умножением ускорения на массу.
Мах хотел избавиться и от понятия массы. Его не удовлетворяло, что при наблюдении столкновения двух тел можно определить лишь отношение их масс. Когдатo стандартным учебником механики была книга Кирхгофа. Я ее уже не застал, мы учились по книгам вроде аналитической механики Уиттекера. Так вот, Кирхгоф считал, что задача механики состоит лишь в точном описании движений всевозможных тел. Центральный пункт по Кирхгофу — описание. Это напоминает утверждение, что механика — не эмпирическая наука, а лишь ветвь прикладной математики, используемая для описания движений.
Наука вообще сначала проходит стадию классификации и описания и только потом может постепенно превратиться в теоретическую дисциплину. Для нас механика— теория, но говоря маховским языком, своей системой описания эта теория приводит к экономии мышления. В ней развиты методы, позволяющие не прилагать напрасных умственных усилий, вроде усилий на экзаменах, о которых мы говорили. Сам я не большой любитель экономить мышление. При напряженных занятиях физикой экономить мышление довольно тяжело. Как правило, мы трудимся очень неэкономно. Хотя, если дело спорится, затраченных сил не замечаешь. Поэтому, может быть, вы и не припомните случая, когда вам пришлось тратить силы неэкономно (смех). Но кто знает, может быть, жизнь интересна как раз тем, что бывают моменты, когда мы не экономим?
Как бы то ни было, по Маху можно говорить не более, чем об описании, и ньютонова механика — всего лишь схема, дающая точное описание реальных движений небесных тел. Разумеется, при создании такой теоретической схемы возникает много вопросов.
Философские работы публиковал также и Шрёдингер (я считаю его крупным философом). В одной из них он рассматривал проблему точности описания с помощью физической механики, например механики в формулировке Кирхгофа, и говорил, что при обдумывании подобных вопросов не покидает ощущение ужасающей пустоты.
Гейзенберг тоже имел склонность к философии. Философом был и Бор, но Бор-философ отличается от всех. И все-таки у Шрёдингера склонность к философии была выражена особенно сильно. Он окончил университет до появления квантовой механики. В 1925 г. (год этот очень интересен) в философском эссе, где он изложил свой взгляд на мироздание, Шрёдингер писал, что наука, в которой мир только описывается и не решается вопрос, почему он устроен именно так, а не иначе, — пустая теория. Оказывается, он — талантливый физик, имевший очень хорошие работы по термодинамике, статистической физике, в действительности хотел заниматься философией. Будучи преподавателем университета, он читал лекции по физике, но рассматривал их лишь как способ заработать на жизнь (смех), а настоящее пристрастие имел только к философии.
Родился Шрёдингер в Австро-Венгрии, поступил учиться в один из университетов, но началась Первая мировая война, после которой по какой-то причине, кажется, в связи с появлением самостоятельных национальных государств, выделившихся из Австро-Венгрии, местность, в которой он жил, отошла к другой стране, и Шрёдингер перебрался в Цюрих. Там, как всем известно, он создал волновую механику. Всю жизнь Шрёдингер хотел заниматься философией, но из-за того, что он отложил эти занятия, физика стала совершенно иной. Поэтому, может быть, лучше не иметь возможности спокойно, без помех заниматьтся философией? (Смех в зале.) Человек часто не знает, что ему делать, к чему стремиться. Ведь если бы Шрёдингер посвятил себя философии, то еще не известно, стал бы он первоклассным философом или нет. Философия Шрёдингера интересна, но был бы ли он настолько же крупным философом, каким оказался великим физиком?