Величайшая загадка вселенной: из чего состоит пространство-время?

Пространство и время физика. Пространство и время в физике

Пространство и время в физике определяются в общем виде как фундаментальные структуры координации материальных объектов и их состояний: система отношений, отображающая координацию сосуществующих объектов (расстояния, ориентацию и т. д.), образует пространство, а система отношений, отображающая координацию сменяющих друг друга состояний или явлений (последовательность, длительность и т. д.), образует время. Пространство и время являются организующими структурами различных уровней физического познания и играют важную роль в межуровневых взаимоотношениях. Они (или сопряжённые с ними конструкции) во многом определяют структуру (метрическую, топологическую и т. д.) фундаментальных физических теорий, задают структуру эмпирические интерпретации и верификации физических теорий, структуру операциональных процедур (в основе которых лежат фиксации пространственно-временных совпадений в измерит. актах, с учётом специфики используемых физ. взаимодействий), а также организуют физ. картины мира. К такому представлению вёл весь исторический путь концептуального развития

Что такое время. Классическая физика

Классическая физика сложилась до возникновения теории относительности Эйнштейна и квантовой теории. Согласно классической концепции времени, время – непрерывная величина, которая не определяется чем-либо и является априорной характеристикой мира. Время – основное условие протекания каких-либо процессов в мире. Такое время одинаково течет для всех процессов и во всех точках мира, при этом нет ничего, что способно повлиять на ход времени. Несмотря на то, что тела и процессы могут ускоряться и замедляться, течение времени равномерно. В связи с этим с точки зрения классической физики время называют абсолютным. Эти свойства времени описал Исаак Ньютон в своем труде «Математические начала натуральной философии» 1687-го года.

«Математические начала натуральной философии» Исаака Ньютона

В классической механике переход от одной системы отсчета (инерциальной) к другой описывается так называемыми преобразованиями Галилея. Уравнения механики Ньютона по отношению к данным преобразованиям являются инвариантными, из чего выплывает абсолютность времени.

Воздействие космического пространства на человеческий организм

Человечество уже более полувека активно исследует околоземное пространство, поэтому мы неплохо представляем, как оно воздействует на наше тело. Вопреки распространенному мнению, человека, оказавшегося в космическом вакууме без скафандра, не разорвет на части и кровь не закипит у него в сосудах, ему даже не угрожает моментальная потеря сознания. Он просто умрет от недостатка кислорода, другими словами, задохнется.

Прочими очевидными опасностями, которые поджидают незадачливого космонавта, является декомпрессия, солнечные ожоги незащищенных частей тела, переохлаждение. Эти процессы начинаются через 10-15 секунд после контакта нашего тела с космическим пространством. Необратимые повреждения, несовместимые с жизнью, они наносят не сразу: считается, что смерть наступает через одну-две минуты. Все вышесказанное – это скорее теоретические выкладки, на практике их по понятным причинам не проверяли.

Человек только начинает изучение и освоение космоса

В истории НАСА описан случай, когда человек из-за повреждения скафандра оказался в условиях, близких к космическому вакууму (давление ниже 1 Па). Он потерял сознание только через 14 секунд – примерно такое время потребовалось для начала кислородного голодания мозга. Он пришел в себя только после повышения давления до уровня высоты 4,6 км. Позже астронавт рассказывал, что чувствовал потерю воздуха и слюну, закипающую на языке.

В середине 90-х годов появилась информация о еще одном похожем инциденте, произошедшем в 1960 году. Во время подъема в открытом аэростате на высоту 19,5 мили, у пилота произошла разгерметизация рукава скафандра. Это создало ему серьезный дискомфорт, но после возвращения в более низкие слои атмосферы они исчезли без особых негативных последствий.

Немного о темной материи

Все звезды, многочисленные галактики и другие видимые астрономические объекты составляют лишь небольшую часть от общего количества вещества нашей Вселенной. Ее львиную долю занимает так называемая темная материя, которая не испускает электромагнитного излучения и не поглощает его. Следует понимать, что данное название не подразумевает ничего ужасного и зловещего, просто оно говорит о невозможности наблюдения данного феномена. Физики, астрономы и космологи не знают, что это такое, но ее существование является почти неоспоримым фактом.

Данная субстанция практически не взаимодействует с обычным веществом, поэтому ее так сложно обнаружить. Единственным способом узнать о существовании – отследить гравитационное воздействие, которое темная материя оказывает на астрономические объекты.

Темная материя — величайшая загадка Вселенной

Согласно некоторым моделям, темная материя и энергия занимает в составе Вселенной более 95%, при этом на звезды и другие небесные тела приходится менее 1%, а еще 3,6% занимает межгалактический газ.

Впервые предположение о существовании во Вселенной темной материи было выдвинуто астрономом Фрицем Цвики в 1933 году. Он изучал скорости галактики и обнаружил, что для их устойчивости необходима масса в несколько раз больше, чем весят звезды, входящие в их состав. На эту работу поначалу не обратили особого внимания, но вскоре аналогичные результаты стали получать и другие астрономы.

Существует множество теорий относительно этой загадочной субстанции, но все они остаются недоказанными. Над исследованиями в данной области бьются десятки научных коллективов в разных странах, но пока, к сожалению, безрезультатно. Видимо, темная материя взаимодействует с нашим миром только посредством гравитации, зафиксировать которую наши детекторы сегодня не в состоянии.

За пределами Солнечной системы

Межзвездное пространство представляет собой области внутри галактик. Говоря другими словами, это космическое пространство без небесных тел, заполненное облаками межзвёздного газа, пылью, излучением и электромагнитными полями. Кроме того, здесь присутствует таинственная темная материя.

Его состав – это результат первичного нуклеосинтеза, который происходил после Большого взрыва, а также ядерных реакций, протекающих в звездах. Распределение вещества в межзвездном пространстве весьма неоднородно: здесь есть облака разной температуры, скопления горячего газа. Его особенностью является низкая плотность – на кубический сантиметр приходится не более 1 тыс. атомов.

На этом уровне основной единицей измерения является световой год, который равняется примерно 9,5 трлн км. До внешней границы гипотетического облака Оорта, например, 2 св. года, а до Проксимы Центавра – ближайшей к нам звезды – 4,2. Размер Местного межзвездного облака, через которое сейчас движется наша система, составляет 30 св. лет или 30 трлн км. Диаметр Млечного Пути равняется 100 тыс. св. лет.

Солнечная система и межзвездное пространство

Межгалактическое пространство представляет собой области Вселенной, находящиеся вне галактик. Оно лучше всего подходит под определение вакуума, потому что здесь практически отсутствует известная нам материя. На один кубический дециметр приходится всего один атом водорода. Температура этого газа составляет около десяти миллионов градусов.

На данном уровне организации Вселенной расстояния измеряются миллиардами световых лет или миллионами парсеков. Например, размер Местного сверхскопления Девы, куда входит наш Млечный Путь, составляет 200 млн св. лет. А длина Комплекса сверхскоплений Рыб-Кит превышает 1 млрд св. лет. Предел видимости вещества в известной нам Вселенной – 26 млрд св. лет. В этой области находится примерно 500 млрд галактик.

Пространство-время. Атомы пространства-времени

Тепло — это случайное движение микроскопических частиц, вроде молекул газа. Поскольку черные дыры могут нагреваться и остывать, было бы разумно предположить, что они состоят из частей — или, если в общем, из микроскопической структуры. И поскольку черная дыра — это просто пустое пространство (согласно ОТО, падающая в черную дыру материя проходит через горизонт событий, не останавливаясь), части черной дыры должны быть частями самого пространства. И под обманчивой простотой плоского пустого пространства скрывается колоссальная сложность.

Даже теории, которые должны были сохранять традиционное представление о пространстве-времени, пришли к выводам, что что-то прячется под этой гладкой поверхностью. Например, в конце 1970-х годов Стивен Вайнберг, сейчас работающий в Техасском университете в Остине, попытался описать гравитацию так же, как описывают другие силы природы. И выяснил, что пространство-время радикально модифицировано в своих мельчайших масштабах.

Физики изначально визуализировали микроскопическое пространство как мозаику из небольших кусочков пространства. Если увеличить их до планковских масштабах, неизмеримо малых размеров в 10-35метра, ученые считают, что можно увидеть нечто вроде шахматной доски. А может и нет. С одной стороны, такая сеть линий шахматного пространства будет предпочитать одни направления другим, создавая асимметрии, которые противоречат специальной теории относительности. Например, свет разных цветов будет двигаться с разной скоростью — как в стеклянной призме, которая разбивает свет на составляющие цвета. И хотя проявления на малых масштабах будет весьма трудно заметить, нарушения ОТО будут откровенно очевидными.

Термодинамика черных дыр ставит под сомнение картину пространства в виде простой мозаики. Измеряя тепловое поведение любой системы, вы можете сосчитать ее части, по крайней мере в принципе. Сбросьте энергию и посмотрите на термометр. Если столбик взлетел, энергия должна распространяться на сравнительно немного молекул. Фактически, вы измеряете энтропию системы, которая представляет собой ее микроскопическую сложность.

Если проделать это с обычным веществом, количество молекул увеличивается вместе с объемом материала. Так, во всяком случае, должно быть: если увеличить радиус пляжного мяча в 10 раз, внутри него поместится в 1000 раз больше молекул. Но если увеличить радиус черной дыры в 10 раз, число молекул в ней умножится всего в 100 раз. Число молекул, из которых она состоит, должно быть пропорциональным не ее объему, а площади поверхности. Черная дыра может казаться трехмерной, но ведет себя как двумерный объект.

Этот странный эффект получил название голографического принципа, потому что напоминает голограмму, которая видится нам как трехмерный объект, а при ближайшем рассмотрении оказывается изображением, произведенным двумерной пленкой. Если голографический принцип учитывает микроскопические составляющие пространства и его содержимого — что физики допускают, хоть и не все — для создания пространства будет недостаточно простого сопряжения мельчайших его кусочков.

Примечания Править

1. Точнее, почти равноправным: на самом деле практически в любой современной формулировке временное измерение сохраняет некоторое отличие от пространственных, хотя это часто замаскировано. Это отличие проявляется прежде всего в сигнатуре метрики пространства-времени (см. Пространство Минковского).
2. Hermann Minkowski, «Raum und Zeit», 80. Versammlung Deutscher Naturforscher (Köln, 1908). Published in Physikalische Zeitschrift 10 104—111 (1909) and Jahresbericht der Deutschen Mathematiker-Vereinigung 18 75-88 (1909).
3. Работы В. И. Арнольда, в частности, «Математические методы классической механики».
4. Притом, что формально переход к движущейся системе отсчета аналогичен повороту осей в пространстве Минковского (и это даёт простой и компактный способ пересчета реальных физических величин, то есть имеет вполне наблюдаемые нетривиальные физические следствия!), тем не менее, как бы не интерпретировать эту формальную аналогию с поворотом в обычном пространстве, на повороты в пространстве-времени наложены существенные физические ограничения, также определяющие ограничения аналогии пространства-времени с обычным евклидовым пространством, хотя бы и четырёхмерным (то есть описываемое в этом примечании — это ещё одна сторона качественного отличия пространства-время теории относительности от «просто» четырёхмерного пространства). Так, в рамках специальной теории относительности невозможен, а в рамках общей (где надежный анализ всех сложных случаев сильно затруднен) — крайне сомнителен, плавный непрерывный поворот движения наблюдателя в сторону обратного движения по времени (тогда как в обычном пространстве можно поворачивать в любую сторону).

Анизотропия однородного пространства-времени

Мы говорили об однородности пространства-времени. Но эти однородности могут быть не просто кубиками в пространстве-времени. Они могут иметь вытянутые формы. Например, вельвет. Он имеет разную однородность в разных направлениях. То же касается ковра с толстым ворсом. Это анизотропные однородные пространства. Но гораздо интереснее пространственно-временная анизотропия. Именно она позволяет нам представить бизнес-функцию в виде множества сценариев одного типа! И это именно то, почему мне пришлось говорить столько слов. Чтобы понять, как функция раскладывается на операции, нам надо понять, что такое пространственно-временная анизотропия однородного пространства-времени.

Границы на пути к космосу и пределы дальнего космоса Править

• 0,5 км — до этой высоты проживает 80 % человеческого населения мира.
• 2 км — до этой высоты проживает 99 % населения мира.
• 5,0 км — 50 % от атмосферного давления на уровне моря.
• 5,3 км — половина всей массы атмосферы лежит ниже этой высоты (немного ниже вершины горы Эльбрус).
• 7 км — граница приспособляемости человека к длительному пребыванию в горах.
• 8,2 км — граница смерти без кислородной маски: даже здоровый и тренированный человек может в любой момент потерять сознание и погибнуть.
• 8,848 км — высочайшая точка Земли гора Эверест — естественный предел доступности пешком.
• 9 км — предел приспособляемости к кратковременному дыханию атмосферным воздухом.
• 12 км — дыхание воздухом эквивалентно пребыванию в космосе (одинаковое время потери сознания ~10—20 с); предел кратковременного дыхания чистым кислородом без дополнительного давления; потолок дозвуковых пассажирских лайнеров.
• 15 км — дыхание чистым кислородом эквивалентно пребыванию в космосе.
• 10—18 км — граница между тропосферой и стратосферой на разных широтах (тропопауза). Также это граница подъёма обычных облаков, дальше простирается разрежённый и сухой воздух.
• 20—22 км — верхняя граница биосферы: предел подъёма в атмосферу живых спор и бактерий воздушными потоками.
• 25 км — днём можно ориентироваться по ярким звёздам.
• ок. 35 км — начало космоса для воды или тройная точка воды: на этой высоте атмосферное давление 611,657 Па и вода кипит при 0 °C, а выше не может находиться в жидком виде.
• 45 км — теоретический предел для прямоточного воздушно-реактивного самолёта.
• 55 км — атмосфера не воздействует на космическую радиацию.
• 40—80 км — максимальная ионизация воздуха (превращение воздуха в плазму) от трения о корпус спускаемого аппарата при входе в атмосферу с первой космической скоростью.
• 80,45 км (50 миль) — официальная высота границы космоса в США.
• 100 км — зарегистрированная граница атмосферы в 1902 г.: открытие отражающего радиоволны ионизированного 90—120 км.

• 118 км — переход от атмосферного ветра к потокам заряжённых частиц.
• 120—130 км — спутник на круговой орбите с такой высотой сможет сделать не более одного оборота.
• 200 км — наиболее низкая возможная орбита с краткосрочной стабильностью (до нескольких дней).
• 320 км — зарегистрированная граница атмосферы в 1927 г.: открытие отражающего радиоволны .
• 350 км — наиболее низкая возможная орбита с долгосрочной стабильностью (до нескольких лет).
• ок. 400 км — высота орбиты Международной космической станции
• 500 км — начало внутреннего протонного радиационного пояса и окончание безопасных орбит для длительных полётов человека.
• 1000—1100 км — максимальная высота полярных сияний, последнее видимое с поверхности Земли проявление атмосферы (но обычно хорошо заметные сияния происходят на высотах 90—400 км).
• 2000 км — атмосфера не оказывает воздействия на спутники и они могут существовать на орбите многие тысячелетия.
• 12 756 км — мы удалились на расстояние, равное диаметру планеты Земля.
• 17 000 км — внешний электронный радиационный пояс.

• 363 104—405 696 км — высота орбиты Луны над Землёй.
• 930 000 км — радиус гравитационной сферы Земли и максимальная высота существования её спутников. Выше 930 000 км притяжение Солнца начинает преобладать, и оно будет перетягивать поднявшиеся выше тела.
• 21 000 000 км — на таком расстоянии практически исчезает гравитационное воздействие Земли на пролетающие объекты.
• 40 000 000 км — минимальное расстояние от Земли до ближайшей большой планеты Венера.
• 56 000 000 — 58 000 000 км — минимальное расстояние до Марса во время Великих противостояний.
• 8 230 000 000 км — дальняя граница пояса Койпера — пояса малых ледяных планет, в который входит карликовая планета Плутон.

• ок. 300 000 000 000 км (300 млрд км) — ближняя граница облака Хиллса, являющемся внутренней частью облака Оорта — большого, но очень разрежённого скопища ледяных глыб, которые медленно летят по своим орбитам. Изредка выбиваясь из этого облака и приближаясь к Солнцу, они становятся кометами.
• до 15 000 000 000 000 км — дальность вероятного нахождения гипотетического спутника Солнца звезды Немезида
• 30 856 776 000 000 км — 1 парсек — более узкопрофессиональная астрономическая единица измерения межзвёздных расстояний, равен 3,2616 светового года.
• 100 000 000 000 000 км (100 трлн км, ок. 10 св. лет) — в пределах этого радиуса находятся 11 ближайших звёзд.

Формулировка однородности

Как сформулировать наличие однородности у пространства-времени? Первым, что приходит на ум, является аналог определения непрерывности из математического анализа: непрерывность — это когда в двух близких точках значения атрибута отличаются незначительно. Кажется все логично и красиво, но возникают вопрос, что такое точка?

Например, вы держите в руках кристалл. Что является точкой на его поверхности? Вы можете ответить, что точка — это атом. Но все зависит от того, какой атрибут вы рассматриваете. Если вы рассматриваете атрибут цвет, то атом не обладает цветом. Цветом обладает поверхность из огромного количества атомов. Допустим, что для формирования представления о цвете, их должно быть миллион. Это значит, что точка на поверхности кристалла, необходимая для получения цвета, содержит миллион атомов. Это значит, что точки могут пересекаться, потому что соседние точки могут иметь общие атомы.

Как пишет, Алексей Боровских «Такие математические системы известны. Дело в том, что точка, не имеющая размеров — это математическая идеализация, которая удобна и используется для решения вполне определенного класса задач. Идеализация эта конструируется каноническим предельным переходом в отношении составленности: большой объект состоит из большого количества малых частей и осуществляется в предположении, что внутреннее устройство составляющих частей для нас несущественно. Собственно, этим предположением и определяется тот класс задач, которые с использованием этой идеализации решаются. Техника решения таких задач называется математический анализ, который иногда сопровождают прилагательным «классический». Но бывают ситуации, когда внутренняя структура части существенна. Например, это возникает в геологических моделях, где макроскопическая геологическая структура одна, а микроскопическая — другая (слоение ориентировано одним образом, а частицы — другим), и это существенно (например, в задачах акустики). Здесь используются модели, в которых точка «толстая». Математически это отвечает идеализации, альтернативной полю вещественных чисел. Такие идеализации могут быть достаточно различны, они называются «неархимедовы», а соответствующие средства решения задач получили название «неархимедов анализ». Наиболее известными являются p-адический анализ и нестандартный анализ. Впрочем, многие, если не все, результаты, получаемые в этих терминах, могут быть интерпретированы классическими средствами асимптотических методов, в которых как раз и осуществляется игра с разномасштабными предельными переходами.»

Будем считать, что размер однородного моделируемого пространства-времени много больше предела разрешения изучаемого пространства и длится оно много дольше одного мгновения изучаемого времени.

Атмосфера и околоземное пространство

На уровне моря атмосферное давление равняется 101,325 кПа, что составляет одну атмосферу. Подавляющая часть населения планеты – 99% – живет на высоте ниже 2 км. Выше этой отметки могут находиться только акклиматизировавшиеся люди типа гималайских шерпов, у остальных начинается «горная болезнь», вызванная недостатком кислорода. Большая часть (около 80%) массы атмосферы приходится на ее нижний, более плотный слой, находящийся до высоты в 7 км.

На высоте 5 км атмосферное давление уменьшается вдвое, а на отметке 12 – проходит граница тропосферы и стратосферы, выше которой не поднимаются облака. Двенадцать километров — потолок полета пассажирских авиалайнеров, также здесь находится предел кратковременного дыхания чистым кислородом.

Строение атмосферы нашей планеты и околоземного пространства

На 18,9-19,35 км проходит линия Армстронга – начало космического пространства для человеческого организма. Здесь начинают кипеть слюна и слёзы, набухают глаза. 20 км считается пределом биосферы – выше не могут жить даже бактерии. 25-26 км – предельная высота полета для большинства реактивных самолетов. На 20-25 км в средних широтах расположен озоновый слой, оберегающий планету от действия ультрафиолета.

На высоте 35 км находится так называемая тройная точка воды – из-за низкого атмосферного давления она кипит при температуре 0 °C. 37,8 км – рекордная высота полета для самолета с турбореактивным двигателем. Рекорд был поставлен советским истребителем МиГ-25М. А максимальная отметка, на которую поднимался человек в воздухоплавательном аппарате, составляет 41,42 км. Это достижение занесено в Книгу рекордов Гиннесса. На высоте 50 км находится граница стратосферы и начинается мезосфера.

100 км – линия Кармана, после которой начинается космос. Примерно на этой же высоте находится отражающий радиоволны слой Кеннелли — Хевисайда. Выше этой границы начинается околоземное пространство, отличия которого от других областей Вселенной обусловлены влиянием нашей планеты. Оно выражается в наличии и концентрации заряженных частиц, их энергии, воздействии магнитного поля Земли и др. Считается, что данная область пространства имеет протяженность в 10-12 земных радиусов. Однако некоторые астрономы полагают, что оно простирается до орбиты Луны.

Большие метеоры и болиды начинают сгорать на высоте в 135 км от поверхности Земли. Выше 160 км начинается область стабильных низких околоземных орбит. Высота первого космического полета – Фау-2 в 1944 году – составляла 188 км, Гагарин поднимался на 302 км. На расстоянии в 350 км от земной поверхности начинаются самые низкие орбиты с долгосрочной стабильностью. МКС летает примерно на высоте 400 км. Баллистические ракеты (МБР) в наивысшей точке траектории поднимаются приблизительно на 1300 км.

Атмосфера Земли. Что происходит на различных высотах

На высоте 2 тыс. км находится граница между низкими и средними околоземными орбитами. На данном уровне нет влияния атмосферы, поэтому спутники могут существовать годами. На расстоянии 100 тыс. км от поверхности проходит верхняя граница экзосферы.

Однородное пространство-время

.Однородное пространство-время, — это множество частей одного пространства-времени, состоящее из большого числа элементов. Для каждой атомарной точки пространства-времени определим минимальный размер среди тех его частей, которые включают в себя эту точку. Этот размер определит размер точки однородности для данной атомарной точки пространства-времени. Максимальный размер среди всех точек однородности определит размер точки однородности всего однородного пространства-времени в целом.

Мы можем интерпретировать это однородное пространство-время разными способами. Например, как поверхность океана. Замечу, что на этой поверхности надо научиться проводить замеры. Ни один замер длительностью меньше времени однородности на данной поверхности не имеет смысла. Это значит, что нельзя измерить высоту волны, потому что время ее существования много меньше времени однородности. Ни один замер площади размером меньше размера пространственной однородности тоже не имеет смысла. Это значит, что нельзя измерить длину волны. Заодно мы можем измерить толщину границы и понять, что она ненулевая: она толщиной с высоту волн. И эта граница одновременно принадлежит и океану и атмосфере! Каждый тезис сильно бьет по интуиции, мы же видим волны! Но все должно быть формально. Если вы видите волны и хотите их описать, используйте другие минимальные пространственные и временные однородности и вы увидите волны. Но исчезнут другие представления, например, представление о стабильной поверхности океана.

Загрязнение и милитаризация орбиты Земли

За довольно короткий период люди успели серьезно намусорить в космосе, загрязнив орбиту обломками спутников и других аппаратов. Сегодня в каталоге Стратегического командования США находится 16 тыс. околоземных объектов, 17 тыс. – занесено в его российский аналог. В действительности, сколько их сегодня летает на орбите, не знает никто, и это большая проблема.

Разгонные блоки, отработавшее свое спутники, вторые ступени ракет и даже инструменты, потерянные космонавтами, – все это кружится на орбите, угрожая действующим аппаратам и населению планеты. Загрязнение космического пространства – серьезнейшая проблема, и если этот процесс не замедлится, то через несколько десятилетий мы просто не сможем выводить спутники. Происшествия с участием космического мусора на орбите уже случались, к счастью, пока без человеческих жертв.

Не меньшую тревогу вызывают риски, связанные с использованием радиоактивных материалов в космосе: многие космические аппараты оснащены ядерными энергетическими установками. В 1978 году на территории северной Канады упал советский военный спутник «Космос-954» с тридцатью килограммами урана на борту. К счастью, катастрофа произошла в малообитаемой местности, поэтому ущерб был минимален, но скандал получился весьма громким.

Мусор на околоземной орбите — это серьезная проблема, для которой пока нет решения

По разным оценкам, сейчас на орбите может находиться от нескольких десятков до сотни аппаратов с радиоактивными материалами на борту.

К сожалению, пока не существует эффективного способа «уборки» околоземной орбиты. Сегодня мы можем только отслеживать опасные объекты, не допуская их столкновения с действующими аппаратами.

Еще одной угрозой, стоящей сегодня перед человечеством, является милитаризация космического пространства. Существующие международные договоры, подписанные еще во времена холодной войны, не предусматривают полного запрета военного использования космоса. Появление новых технологий, таких как противоспутниковое оружие или орбитальные системы противоракетной обороны, могут превратить космос в еще одну арену гонки вооружений. Данная проблема требует не только уточнения действующих правовых норм, но и создания новых юридических инструментов, ограничивающих подобную деятельность.

Автор статьи:

Никифоров Владислав

Правовые основы освоения Вселенной

Космическое пространство – это новое и уникальное поле для человеческой деятельности, которое мы только начинаем осваивать. Из-за ряда особенностей, исследования в основном носят международный характер. Поэтому начало космической эры привело к появлению новой отрасли права, предназначенной для регулирования отношений между государствами и организациями в этой специфической сфере деятельности. Сегодня правовой режим регламентируют несколько международных договоров о космическом пространстве, принятых в разное время.

Работы в этом направлении начались еще до запусков на орбиту, в конце 50-х годов. Их инициатором стала Организация Объединенных Наций. Первыми были рассмотрены предложения о мирном использовании космического пространства и запрете на испытания ядерного оружия на орбите.

Правовой режим изучения и освоения космического пространства регламентируют несколько международных договоров, принятых в разное время

Буквально через несколько дней после запуска «Спутника-1» Генассамблея ООН призвала создать инспекцию для обеспечения исключительно мирного использования космического пространства. По данному вопросу была принята специальная резолюция. В 1958 году при ООН появился Комитет (КОПУОС), в задачи которого входило изучение правовых проблем исследований околоземного пространства. Он работает и сегодня, имеет два подкомитета: юридический и научно-технический.

Можно сказать, что в те годы были заложены основы международного космического права, регулирующие деятельность в данной сфере. С трибуны ООН был четко сформулирован главный принцип: космическое пространство и небесные тела свободны для исследования и освоения, и не подлежат присвоению тем или иным государством. Космос должен служить общим интересам человечества.

В 1967 году был подписан Договор о международном режиме использования космического пространства и небесных тел, включая Луну. В 1968 году появилось Соглашение о спасении космонавтов, а в 1972 – Конвенция об ответственности за ущерб, причиненный КА. В 1979 году было подписано Соглашение о деятельности на Луне и других небесных объектах.

В 1982 году была принята конвенция по радиосвязи, которая регулировала вопросы использования радиочастот, а также геостационарной орбиты.

В 80-е годы Комитетом были разработаны несколько международных соглашений, направленных против размещения в космосе противоспутникового оружия. В 2006 году аналогичный документ на рассмотрение ООН внесли Россия и Китай. В 2011 году Генассамблея приняла резолюцию, в которой содержались рекомендации по укреплению доверия между государствами в космической деятельности.

Существующая сегодня договорная база определяет для космического пространства режим, абсолютно отличный от того, что действует в отношении воздушного пространства. Последний находится под суверенитетом государства, над территорией которого он расположен. С космосом другая проблема: нет четкого юридического определения, на какой высоте он начинается. Сегодня существует более тридцати гипотез, определяющих границу между околоземным пространством и атмосферой, но ни одна из них не получила общего или хотя бы подавляющего признания.

Космическое право — очень молодое направление юридической науки, находящееся еще на стадии формирования

В 1979 году СССР предложил в качестве официальной границы космоса считать отметку в сто километров над уровнем моря. Великобритания и США выступили против этой инициативы, заявив, что любая демаркация будет только мешать космическим исследованиям.

Позже несколько экваториальных стран заявили, что геостационарная орбита из-за ее специфического расположения находится под их суверенитетом. Понятно, что подобный месседж не был поддержан международным сообществом.

Однородность во времени

Рассмотрим сияние звезды. Мы помним, что оно состоит из отдельных фотонов, прилетающих с некоторым интервалом. Если мы будем рассматривать мгновения, длиннее интервала между фотонами, мы получим интервалы, в течение которых мы наблюдаем однородный танец, если мгновение будет короче, однородного танца мы не увидим. Если в пространстве однородность определялась нашим представлением о качестве поверхности, то во времени наше представление об однородности должно опираться на наше представление о качестве происходящих событий.

Представим волнующееся море и попробуем описать его поверхность. Очень похоже на поверхность ворсистого ковра, но теперь ворсинки еще и двигаются. Если мы опишем каждую волнующуюся поверхность в каждое мгновение, мы получим описание танцующей поверхности. Такое описание имеет смысл, если нам нужно следить за каждой волной. Однако, допустим, что нам не требуется столь подробное описание, которое так сильно зависит от времени. Как получить нужное? Для этого нам надо увеличить экспозицию. Те, кто снимал воду через серый фильтр, меня поймут: поверхность станет похожа на туман. И теперь этот туман со временем меняется медленно. Нельзя рассматривать ворсистость в масштабе ворсинки, нельзя рассматривать танец поверхности океана в течении танца одной волны.

Теперь мы можем сформулировать однородность во времени. Если мы наблюдаем какой-то однородный танец пространства, мы можем порезать этот танец на части поперек времени, взять его временные части и увидеть, что они похожи. Это схожесть частей и делает танец пространства однородным. Множество временных частей однородного танца, похожих друг на друга, — это модель однородного танца.

Звезда для нас — это яркая точка, она не однородна в пространстве. Зато ее свет однороден во времени. Однородность во времени позволяет нам присвоить ей какой-то смысл. Если мы столкнемся с чем-то, не имеющим однородности ни в пространстве, ни во времени, мы это просто не заметим. Однако надо помнить, что однородность проявляется только в определенных границах времени и пространства. Возможно, если мы изменим масштаб времени, или масштаб пространства, однородность проявится, и мы сможем ее увидеть.