В основе различных вариантов «нелокального» подхода лежат модели пространства и времени с изменяющимися топологическими свойствами. Можно выделить четыре вида концепций, использующих различные исходные модели: а) с необычной размерностью пространства-времени (Р. О. Бартани, Г. Венециано); б) с неархимедовой топологией, т. е. дискретностью (Д. Д. Иваненко, В. А. Амбарцумян, В. П. Кадышевский); в) с неевклидовой топологией (Дж. А. Уилер, И. Г. Иван-тер); г) с обратимым временем (Р. Фейнман, Г. В. Рязанов). В них одно из топологических свойств пространства или времени принимается как необычное, в то время как другие сохраняют старую топологию. Каждая из этих теорий, добиваясь успеха в одном отношении, не может удовлетворительно объяснить других фактов. Так, выше была показана ограниченность концепции Уилера в объяснении космологической сингулярности. Однако на основе положения о взаимосвязи относительно-универсальных признаков атрибутов материи можно выбрать принцип взаимосвязи топологических свойств пространства и времени.
Современная физика и астрономия не только подтверждают этот принцип, но и дают богатый материал для понимания взаимосвязи топологических свойств. Так, Г. Рейхенбахом была показана связь между дискретностью и размерностью пространства и нарушением предела скорости света[145]. Последнее же вызывает изменение топологического свойства времени — его направленности. Чтобы понять подобные «метаморфозы» содержания атрибутов материи в их взаимосвязи, необходимо допустить и многообразие типов взаимодействия, детерминации, учесть изменчивость самой взаимосвязи.
Иллюстрацией такого представления может служить теорема Р. Герока[146], согласно которой изменение топологии в физических процессах воспринимается с точки зрения старой топологии как «резкое нарушение причинности»[147]. Эта теорема объясняет не только процессы, происходящие в квазарах и «черных дырах», но и мысленный эксперимент Эйнштейна — Подольского — Розена, которые показали, что «разъединенные» квантовые системы способны оказывать взаимную детерминацию без причинной передачи взаимодействия, через разделяющее их пространство.
Приведенные факты, революционизирующие представления о формах и свойствах существования материи, едва ли могут быть поняты без представлений об изменчивости и взаимосвязи относительно-универсальных ее признаков. Так современные диалектико-материалистические положения объясняют возможность изменчивости и предсказывают возможность взаимосвязи топологических свойств пространства и времени. Наиболее перспективным в формировании новой теории, на наш взгляд, является выбор в различных способах теоретического исследования программы использования пространств с переменной топологией.
В методологическом отношении нельзя однозначно предсказать характер взаимосвязи топологических свойств — это задача конкретных исследований. Однако можно судить о формальных трудностях в построении физико-космологической теории. Они вызваны отсутствием математического аппарата преобразования пространств одной топологии в пространство другой.
Для описания физического пространства новой теории недостаточно имеющихся математических структур, даже таких, как «суперпространство» Уилера. Следует отметить, что аналогичное положение создалось и в квантовой физике, где также показана недостаточность современных математических средств для описания физических объектов. Хотя топологические свойства пространства-времени в них и принимаются необычными, но изменение их происходит вне взаимосвязи этих свойств.
Взаимосвязь метрических свойств с законами сохранения выражена в теореме Нетер, а с зарядовой симметрией — в СРТ-теореме. В указанных теоремах в конкретно-научной форме выражены связи относительно-универсальных признаков, а эффективность их использования доказана в построении квантовой теории поля. В новой теории неклассического типа подобную роль может сыграть теорема Герока. Как уже отмечалось, в ней вскрывается взаимосвязь топологических свойств пространства и времени с причинностью протекания физических процессов. В свою очередь теорема Белла, доказывая невозможность совмещения принципа причинности с принципом локальности в описании квантовых объектов, находится в отношении дополнительности к теореме Герока.
Эти факты свидетельствуют о правомерности вывода о взаимосвязи топологических свойств пространства и времени друг с другом и с причинными связями физических процессов. Здесь возникают вопросы о направленности этих изменений, о том, каким образом индуцируется топология и какими физическими свойствами мира она детерминирована? Ответы на них, очевидно, даст новая теория. Она будет свидетельствовать о том, что «исчезают такие свойства материи, которые казались раньше абсолютными, неизменными, первоначальными… и которые теперь обнаруживаются, как относительные, присущие только некоторым состояниям материи»[148].
146
Gerock R. Topology in general relativity. — Journal of mathematical physics, 1967, v. 8, p. 782.
147
Акчурин И. А., Ахундов М. Д. Эйнштейн и развитие понятия простанства. — Эйнштейн и философские проблемы физики в XX веке, с. 198.