Теперь объясню, как квантовая механика, “мешает” теории гравитации Эйнштейна. Дело в том, что как и другие физические поля, гравитационное поле подвержено квантовым флуктуациям, эдакому дрожанию, неопределенности. Именно об этом и говорил в свое втором замечании, которое касается бесконечно малого, Риман (см выше). Риман, конечно, не имел и представления о квантовой физике, но он правильно предостерег нас, что нельзя автоматически считать пространство плоским в малом, если оно плоское на макроскопическом масштабе. Чтобы непосвященный читатель понял, я приведу сравнение с морем. Море плоское, однако если вглядеться, то на поверхности воды есть рябь, т.е. в малом поверхность воды отнюдь не плоская.
Размер этой неопределенности пространства-времени крайне мал. Из простых соображений можно указать масштаб, на котором эти флуктуации становятся столь значительными, он называется планковским масшатабом. “Квант” простраственной длины равен приблизительно 10-33 см, а “квант” времени 10-43 сек. То, на сколько это ничтожные величины, можно понять если размер электрона равен 10-13 см. Т.е. планковская длина на 20 (!) порядков меньше размеров электрона. На таких малых расстояниях и промежутках времени физика пространства-времени должна (именно должна, а не “может быть”) сильно отличаться от привычной, и ОТО Альберта Эйнштейна не применима (становится неправильной).
К сожалению на современном этапе мы можем лишь только догадываться, что делается на таких масштабах. На настоящем этапе нет ни последовательной теории, ни возможности проведения эксперимента в области квантовой гравитации. Хоть я и использовал (замечу в кавычках) термины “квант пространства”, “квант времени” их нельзя пока считать чем-то дискретным или вкладывать какой-либо другой смысл, т.к., повторю, что это – мы не знаем, а лишь можем оценить по порядку величины планковский масштаб.
Все без исключения теории, имеющие дело с пространством-временем, до сих пор считают эти его непрерывным многообразием, это подразумевал Ньютон, это подразумевал Эйнштейн, это принято сейчас. Однако, если мы откажемся от представления, что пространство-время – непрерывное многообразие без края (по сути это началось с Декарта), а будем считать его множеством более общего типа, то, видимо, как отмечает американский математик Пенроуз [5], мы придем к новой физике и к новому пониманию природы пространства. Такие попытки делались (некоторые из них описывает Блохинцев [12]), но они настолько слабы, что даже назвать их гипотезами довольно трудно. Это и понятно, ведь помыслить пространство не непрерывным, или каким-то, может быть, еще более странным, и развить соответствующую теорию не удается пока даже нам, людям, уже привыкшим к революциям в мировоззрении.
6. Не конец
Мне кажется, я достаточно полно осветил, основные представления о пространстве и времени, существовавшие на протяжении веков. Основной прогресс, однако, в понимании сути был достигнут лишь в уходящем веке в связи с бурными изменениями в физике. Хотя, говорить, что стала окончательно ясна суть, конечно рано. Сейчас судьба вопроса всецело в руках физики, как и должно быть, и, надеюсь, скоро, с созданием теории квантовой гравитации, мы станем обладателями нового, еще более полного и правильного, понимания того, что же такое пространство и время. Поэтому ставлю многоточие…