Вращается ли Земля?

Это название статьи Анри Пуанкаре, опубликованное в мае 1904 г. в "Бюллетене астрономического общества Франции". Согласитесь, странное название для знаменитого математика и физика, обладающего наиболее обширной учёностью среди всех представителей науки.

Именно в трактовке сущности научных законов появился совершенно новый, глубоко своеобразный взгляд Пуанкаре на научное познание. В книге "Наука и гипотеза" он утверждает, что "некоторые основные начала" науки следует понимать как конвенции, т. е. условно принятые соглашения. Но эти конвенции, предписания, принимаемые учёными, должны быть взаимонепротиворечивыми.

Что же стало причиной публикации статьи с таким абсурдным, на первый взгляд, названием? Пуанкаре утверждал, что абсолютного пространства, введённого в науку Ньютоном, не существует, а наблюдению доступно лишь относительное движение и не существует никакой системы отсчёта, к которой можно было бы отнести вращение Земли. Поэтому утверждение "Земля вращается" или "удобнее предположить, что Земля вращается" имеют один и тот же смысл. Широкие читательские круги, не вникая во все тонкости рассуждений Пуанкаре, перевели эту мысль на общедоступный язык: "Земля не вращается".

Многие с иронией могут вспомнить, как в детстве пытались проверить вращение Земли. Я ещё в школе не учился, когда старшая сестра рассказала мне, что Земля вращается. Это удивительное явление я решил проверить опытным путём. Я вышел на улицу и стал прыгать на месте. Если Земля вращается, то моя точка приземления будет смещена от точки отталкивания и это будет новый способ перемещения по Земле. Но смещения не наблюдалось - Земля не вращалась.

Пуанкаре стал оправдываться перед любителями научных сенсаций и пытался объяснить, что утверждение "Земля вращается" более удобное соглашение и открывает нам верные отношения, такие как видимое суточное движение небесных светил, сплющение Земли, вращение маятника Фуко, вращение циклонов, пассатные ветры. И все эти явления находятся в тесном соотношении друг с другом, хотя нет и не может быть абсолютного пространства. Но вопреки всем стараниям Пуанкаре, французские газеты не хотели так просто расстаться с сенсационной темой, щекочущей нервы широкой публике.

Весьма поразил современников подход Пуанкаре к вопросу о том, какая из геометрий соответствует нашему миру. Именно здесь особенно ярко и неожиданно проявился научный конвенционализм Пуанкаре. По его утверждениям, геометрия реального пространства в принципе не допускает экспериментальной проверки. Проверке подлежит только совокупность "геометрия плюс физика" в целом. Допустим, наблюдения показали, что распространяющийся в пространстве луч света искривляется. Объяснить этот факт можно различным образом: либо предполагая пространство неевклидовым, либо предполагая, что в евклидовом пространстве какая-то сила искривляет световой луч. От себя добавлю, что световой луч искривляется по причине преломления и других причин не существует. Поэтому эти предположения Пуанкаре сомнительные, но продолжим рассматривать доводы Пуанкаре. Один и тот же экспериментальный факт совмещается с совершенно различными геометриями. Но физические законы для этих двух геометрических картин будут различными. Ценой изменения, подгонки физики можно подобрать любую геометрию пространства для одного и того же наблюдательного факта. Геометрия и физика дополняют друг друга - таков основной вывод Пуанкаре. Вопрос о выборе геометрического описания реального мира свёлся для Пуанкаре исключительно к соглашению. Но поскольку евклидова геометрия обладает наибольшей простотой и удобством, то физики, по мнению Пуанкаре, всегда будут сохранять свою приверженность евклидовой геометрии.

Пуанкаре утверждает, что евклидова геометрия более удобное соглашение, но это утверждение уже не имело никакого значения. Почему? Потому что он вначале утверждал, что можно подобрать любую геометрию для одного и того же наблюдательного факта. Если так утверждает даже сам Пуанкаре, то для клерка патентного бюро - это руководство к революционным манипуляциям с геометрией пространства и времени. И Эйнштейн стал искривлять пространство гравитационным полем и даже предложил экспериментально проверить свою задумку по смещению положения далёких звёзд, лучи света которых проходят рядом с Солнцем. Почему Эйнштейн предложил такую экспериментальную проверку? Потому что Пуанкаре предположил искривление лучей света неевклидовым пространством. Но Эйнштейн прекрасно знал, что искривление лучей света можно объяснить обычным преломлением в прозрачной атмосфере Солнца. В 1919 г. Артур Эддингтон во время солнечного затмения даже измерил какое-то смещение положения звёзд и Эйнштейн сразу же стал знаменитым. Про преломление лучей света Эйнштейн больше не вспоминал. И главное, даже сегодня научное сообщество не желает знать про преломление.

Можно согласиться с Пуанкаре, что пространству можно назначить любую геометрию. Но у пространства нет физических свойств и поэтому у пространства может быть любая виртуальная геометрия, не имеющая отношения к пространству. Эйнштейн искривлял не пространство, а воображаемую геометрию. Пространство искривить невозможно, потому что пространство не имеет физических свойств.

Можно согласиться с Пуанкаре, что геометрия и физика дополняют друг друга. Известно, что теоремы геометрии не требуют экспериментальной проверки, а законы физики - требуют. Законы физики - это не законы геометрии, а вот законы физики иногда удобно представлять законами геометрии, например, преломление и отражение световых лучей в геометрической оптике.

Можно согласиться с Пуанкаре, что роль конвенций часто не осознаётся и они незамеченными проникают в систему научных знаний и поэтому могут быть даже опасными. Но утверждение Пуанкаре, что ценой изменения, подгонки законов физики можно подобрать любую геометрию пространства, открыват произвол в интерпретации наблюдательных фактов. Более того, могу даже предположить, что конвенционализм Пуанкаре стал причиной появления релятивизма Эйнштейна.

Недавно было сделано фундаментальное открытие ускоренного расширения Вселенной. Но для ускорения нужна причина и энергия. Причина и энергия отсутствуют. Тем хуже для Вселенной и ускорители расширения ссылаются на мистическую тёмную энергию. Это новая конвенция или произвольное предположение? Наблюдательный факт, на основе которого стали расширять с ускорением, можно объяснить известными законами распространения волн в неоднородной среде Вселенной: "Если первую пуговицу застегнули неправильно".