Настоящий выпуск журнала «Метафизика» посвящен обсуждению состояния и проблем одного из трех направлений развития фундаментальной теоретической физики – реляционного подхода к природе пространствавремени и физических взаимодействий. Это направление в настоящий момент представляется чрезвычайно важным в связи с тем, что многолетние попытки решения ряда фундаментальных проблем физики, таких как совмещение принципов общей теории относительности и квантовой теории, построение единой теории физических взаимодействий и некоторых других не привели к ожидаемому успеху. Пришлось признать, что для решения этих проблем необходимо существенно изменить наши представления о природе классического пространства-времени.

Более того, все более настойчиво высказывается мысль, что настало время вывода классических пространственно-временных представлений из неких более элементарных закономерностей физики микромира вместо того, чтобы продолжать их подкладывать под все наши теоретические построения. Анализ показывает, что эту задачу невозможно решить ни в рамках ныне доминирующего теоретико-полевого подхода, ни в рамках геометрических представлений, поскольку для использования понятия поля уже необходимо готовое пространственно-временное многообразие. Его постулирование необходимо и для построения теорий в рамках геометрической парадигмы. Эту задачу возможно решить лишь в рамках реляционного подхода к природе пространства-времени и взаимодействий, идеи которого были заложены в трудах Г. Лейбница, Э. Маха и ряда других мыслителей.

Поясним суть реляционного подхода и его соотношение с двумя другими подходами (парадигмами): теоретико-полевым и геометрическим. Анализ показывает, что в основу современных физических теорий и программ так или иначе кладутся три основные физические категории: частицы (тела), пространство-время и поля переносчиков взаимодействий. Принято считать, что тела находятся не иначе как в пространстве-времени и взаимодействуют друг с другом через поля. Теории, основанные на названных трех категориях, естественно отнести к так называемой триалистической парадигме. Таковой является классическая механика, в основе которой лежит трехсимвольный второй закон Ньютона ma= F , где масса является характеристикой тел, ускорение относится к категории пространства-времени, а сила определяется полями переносчиков взаимодействий.

В ХХ в. развитие физики вольно или невольно происходило по пути сокращения числа используемых категорий: вместо трех исходных выбирались так или иначе обобщенные две категории. В общей теории относительности, положившей начало геометрической парадигме, было предложено заменить категории плоского пространства-времени и гравитационного поля на одну обобщенную категорию искривленного пространства-времени. В 5-мерной теории Калуцы геометрический характер приобрело и электромагнитное поле, тогда как категория частиц (тел-источников) представляла собой вторую категорию в геометрической парадигме. Этот факт отражается двумя частями уравнений Эйнштейна: левая часть описывает кривизну пространства-времени, а правая – в виде тензора энергии-импульса – описывает свойства категории частиц-источников.

Теоретико-полевая парадигма, основу которой составляет квантовая теория поля, также была основана на объединении двух исходных категорий, но уже других – частиц и полей переносчиков взаимодействий – в новую обобщенную категорию поля амплитуды вероятности, которая определена на фоне категории пространства-времени – второй категории в этой парадигме.

Казалось бы, осталась незадействованной третья возможность введения новой обобщенной категории – выбора еще одной пары из трех исходных категорий. Однако она также была представлена в теоретической физике, но по ряду причин оказалась на обочине магистрального развития физики в ХХ в. Речь идет о реляционной парадигме, в которой категории частиц и пространства-времени объединены в новой обобщенной категории отношений. В свое время А. Эйнштейн говорил о Махе, что он является единственным, кто предлагает заменить пространство и время на совокупность отношений между телами.

Интересной особенностью реляционного подхода (парадигмы) является тот факт, что он строится на двух типах отношений: пространственновременных и токовых, то есть, как и две охарактеризованные выше парадигмы (геометрическая и теоретико-полевая), опирается на две категории, но теперь обе обобщенные. Этот факт отображен в принципе Фоккера – ключевом выражении реляционного подхода, содержащем произведение электрических токов взаимодействующих частиц (токовое отношение) и дельта-функцию от квадрата интервала между взаимодействующими частицами (пространственно-временное отношение). В этой теории среди первичных понятий отсутствуют поля переносчиков взаимодействий. Взаимодействия описываются непосредственно через характеристики частиц.

Следует напомнить, что на протяжении веков продолжается дискуссия о выборе одной из двух концепций пространства и времени: реляционной или субстанциональной. Она отчетливо проявилась в известной дискуссии Лейбница с Кларком, представлявшим взгляды Ньютона. Речь шла о том, имеет ли пространство и время самостоятельный характер или нет. Лейбниц спрашивал: останется ли пространство, если из него убрать все тела? Согласно воззрениям Ньютона, останется, а Лейбниц считал, что нет, оно потеряет всякий смысл. Эти две точки зрения соответствуют ньютоновскому субстанциональному подходу к природе пространства и времени и лейбницевскому реляционному подходу.

Аналогичная ситуация сложилась и в описании взаимодействий. В физике оказались представленными две концепции: близкодействия и дальнодействия. Концепция близкодействия, соответствующая ныне принятому теоретико-полевому подходу, а также геометрическому, присуща субстанциональному подходу к природе пространства-времени, а концепция дальнодействия соответствует реляционному подходу.

В ХХ в. случилось так, что первая составляющая реляционного подхода – пространственно-временные отношения – проявилась при создании специальной теории относительности, а затем оказалась в тени и в концептуальном плане практически не использовалась, тогда как вторая составляющая – концепция дальнодействия – довольно активно развивалась рядом авторов: А. Фоккером, Я.И. Френкелем, Р. Фейнманом, Ф. Хойлом, Дж. Нарликаром и другими, причем без обращения к первой. Развиваемые таким образом теории известны под названием «теории прямого межчастичного взаимодействия» (action-at-a-distance). Они имели эклектический характер, поскольку реляционный подход к описанию взаимодействий (дальнодействие) строился на фоне готового пространства-времени (субстанционального понимания пространства-времени). Это, на наш взгляд, послужило существенной причиной ряда трудностей как в обосновании реляционного подхода, так и в его развитии.

Причиной данного обстоятельства послужило отсутствие достаточно обоснованного математического аппарата для его построения, который появился лишь в конце 60-х гг. ХХ в. в трудах Ю.И. Кулакова и его учеников: Г.Г. Михайличенко и В.Х. Льва в виде так называемой теории физических структур. Она фактически представляла собой начала универсальной теории отношений и позволила приступить к новому этапу исследований в рамках реляционной картины мира.

В настоящем выпуске журнала помещены статьи ряда авторов, которые развивают обе составляющие реляционного подхода к природе пространства и времени и взаимодействий. Представленные в номере статьи разбиты на четыре части. В первой части изложены основные идеи реляционностатистического подхода, иначе называемого бинарной геометрофизикой, поскольку опираются на теорию бинарных систем комплексных отношений – своеобразную бинарную геометрию.

Во второй части помещены статьи, в которых обсуждаются принципиально важные применения теории: для новой интерпретации квантовой механики и для построения нового канала обобщения 2-компонентных спиноров – так называемой теории финслеровых спиноров.

В третьей части собраны статьи, в которых излагаются отдельные идеи реляционного подхода: принцип Маха, теория графов, классические аспекты проявления реляционно-статистического подхода, связь с идеями субстанционального подхода.

Наконец, в четвертой части «Из наследия прошлого» помещены, вопервых, фрагменты из выступления Я.И. Френкеля в дискуссии рубежа 1920–1930-х гг. по поводу выбора одной из двух концепций: дальнодействия или близкодействия. Во-вторых, в этой части содержится фрагмент работы Ю.И. Кулакова, в котором изложены мотивы создания им теории физических структур. Здесь же приведена рецензия Нобелевского лауреата академика И.Е. Тамма на первую работу Ю.И. Кулакова (его ученика) по теории физических структур.