Пространство и время. 3

Содержание

Введение

Среди важнейших понятий, на которых держатся основы нашего мировоззрения, понятия «пространство» и «время» находятся на особом положении. Многие великие мыслители старались проникнуть в сущность этих понятий. И, хотя даже ребенку интуитивно ясно, что такое пространство и время, но попытки мыслителей выразить словами эту ясность не дают удовлетворительных формулировок – что-то важное непременно ускользает, и даже несколько томов комментариев не помогают ухватить это ускользнувшее нечто.

Я выбрала для рассмотрения именно эту тему, поскольку в наши дни, когда люди все чаще ставят перед собой ложные цели и стремятся к искаженным идеалам, движимые примитивным потребительством и жаждой наживы, вопрос о таких формах бытия, как пространство и время, встает все чаще. Каков познавательный статус этих категорий: объективный или все же это субъективное понятие, характеризующее способ восприятия мира? Каково отношение пространства и времени к субстанции? Каковы основные свойства пространства и времени?

Во-первых, в теории такие понятия, как пространство и время, сугубо объективны. Не зря человечество всячески старается их систематизировать, вводя в ежедневный обиход календари и часы, меры измерения пространства вокруг. Если рассматривать вопрос с таких позиций, то вывод напрашивается очевидный: пространство и время – категории не только объективные, но и могут быть с точностью измерены. Однако нельзя не учитывать распространенное среди многих мнение о том, что каждый человек индивидуален. Следовательно, восприятие этих понятий тоже должно отличаться. За примером далеко ходить не приходится: как долго длится лекционное занятие для студента, увлеченного предметом, а как – для «хронического двоечника»? Опять же, не зря литература (да и наши собственные наблюдения) пестрит упоминаниями о том, что радостные моменты длятся миг, в то время как неприятные – целую вечность? Здесь уж ни о какой объективности говорить не приходится. Все зависит сугубо от восприятия как данной конкретной ситуации, так и от философской позиции человека в целом.

Во-вторых, мне бы хотелось рассмотреть отношение пространства и времени к субстанции. Существуют две концепции: субстанциальная и реляционная. Согласно субстанциальной концепции, пространство и время трактовали как самостоятельные сущности, существующие наряду и независимо от материальных объектов. Это вело к выводу о независимости свойств пространства и времени от характера протекающих в мире материальных процессов. Рассматривая вторую концепцию, можно сказать, что пространство и время не являются самостоятельными сущностями, а системой отношений, образуемых взаимодействующими материальными объектами. Вне этой системы взаимодействий пространство и время считались несуществующими. В этой концепции пространство и время выступали как общие формы координации материальных объектов и их состояний. Какой же из этих концепций отдать предпочтение? С точки зрения признания объективности пространства и времени обе эти концепции равноценны. Я попытаюсь ответить на этот вопрос, вспомнив известный парадокс: человек, который находится в движущемся вагоне поезда, движется ли сам? В масштабах, например, города – да. Человек действительно меняет свое положение в пространстве относительно, например, деревьев за окном вагона. Однако его положение относительно предметов, находящихся вокруг его в самом вагоне, не меняется. Поэтому я, в меру своего бытового и непрофессионального понимания этого вопроса, все же отдам предпочтение реляционной теории.

В-третьих, необходимо сказать о свойствах этих понятий. К свойствам пространства относятся протяженность, однородность и изотропность, трехмерность, кривизна. Время обычно характеризуется такими свойствами, как длительность, одномерность, необратимость, однородность. К специфическим свойством пространства относятся однородность и изотропность. Однородность пространства означает отсутствие в нем каких-либо выделенных точек, а изотропность — равноправность всех возможных направлений. В отличие от пространства время обладает только свойством однородности, заключающимся в равноправии всех его моментов. Характерным специфическим свойством времени является его необратимость, которая проявляется в невозможности возврата в прошлое. Время течет от прошлого через настоящее к будущему, и обратное течение его невозможно. Необратимость времени связана с необратимостью протекания фундаментальных материальных процессов. На мой взгляд, человечеству на сегодняшний день нужно почаще вспоминать о свойствах времени (например, таком роковом, как необратимость), ведь понимание этих понятий поможет человеку найти свое место в этом мире.

Статус пространства и времени

Согласно взглядам объективных идеалистов, пространство и время, существуя объективно, являются производными от мирового разума, мировой абсолютной идеи. Таковы взгляды Платона, Августина Блаженного, Фомы Аквинского, Гегеля, неотомистов и некоторых других философов. Так, в учении Гегеля пространство и время есть результат саморазвивающейся абсолютной идеи. Он писал: «Идея, дух стоит выше времени, потому что таковой составляет понятие самого времени. Дух вечен, существует в себе и для себя, не увлекается потоком времени, потому что он не теряет себя в одной стороне процесса».

В субъективно-идеалистической  философии пространство и время  рассматривают как субъективные формы упорядочения наших ощущений. Данной точки зрения придерживались Беркли, Юм, Мах, Авенариус и др. Близка к этим взглядам и концепция И. Канта. Он утверждал, что пространство и время суть чистые формы всякого чувственного наглядного представления, что они не являются свойствами самих вещей, а даны до всякого опыта (априорно), являются формами чувственного созерцания, благодаря которым мы группируем наши восприятия. По мнению Канта, наши ощущения, восприятия упорядочены в пространстве и времени, но на этом основании не может быть уверенности в упорядочении в пространстве и времени реальных тел. Наше восприятие упорядоченности вещей и событий нельзя переносить, «проецировать» на действительность.

Таким образом, концепция  Канта и его последователей отрицает объективное существование пространства и времени. По Канту, «вещи в себе»  непространственны и невременны.

Необходимо отметить, что в учении Канта имеется  рациональный момент, содержащийся в  постановке вопроса о том, насколько  соответствуют наши восприятия, представления  самой объективной реальности, объективному пространству и времени в их конкретном многообразии? Кант не употреблял выражение «перцептуальное пространство и время», которое было введено позже, в конце ХIХ в., но он по существу обосновал исходный смысл и значение перцептуального пространства и времени по отношению к человеческому опыту.

Дальнейшая история развития учений формировала взгляды, согласно которым пространство и время суть формы движущейся материи, вне пространства и времени движение материи было бы невозможно, то есть развивалось понимание пространства и времени как свойств объективного мира. С этой точки зрения перцептуальное пространство и время представляет собой образ (ощущение, чувственное восприятие, представление) в сознании века, в определенной мере соответствующий реальному пространству и времени. Упорядоченность наших ощущений, восприятии, представлений определяется упорядоченностью самих реальных тел и событий объективного мира. В самой действительности одни тела находятся рядом с нами, другие — дальше, справа, слева и т.д., а события происходят раньше, позже и т.п. Но наши чувственные образы пространства и времени нельзя безоговорочно переносить, «проецировать» на реальный мир. Вопрос о существовании объективного пространства и времени значительно сложнее, чем он представляется на первый взгляд.

 Поиски ответов  на вопрос о соответствии нашего перцептуального пространства и времени их объективному содержанию неизбежно приводили к разработке философских и естественно-научных понятий, к созданию различных математических моделей, способных более точно воспроизвести, выразить реальное пространство и время, полнее выявить соотношение субъективного и объективного в данной проблеме. Так возникло концептуальное пространство и время (лат. - понимание, система).

 Научное познание, особенно математическое, нередко  имеет дело с идеальными, воображаемыми объектами, отвлеченными от действительных физических объектов. Поэтому правомерно возникает вопрос о соотношении абстрактных объектов с реальными объектами самой действительности. В этой связи Эйнштейн отмечал, что надо иметь в виду принципиальное различие между чистой геометрией и физической геометрией. Вместе с тем следует учитывать, что научные абстракции позволяют глубже понять сущность исследуемых явлений, за внешним, порой кажущимся движением разглядеть настоящее, действительное движение. В этом случае необходимо учитывать совместимость, согласованность теоретических объектов с законами природы, подтвержденными практикой.

Субстанциальная и реляционная концепции пространства и времени

На протяжении истории  развития философии сформировались две противоположные концепции, по-разному объясняющие пространство и время – субстанциальная и реляционная.

Субстанциальная концепция рассматривает  пространство и время как особые сущности, которые существуют сами по себе, независимо от материальных объектов. Они как бы арена, на которой находятся объекты и развертываются процессы. Подобно тому как арена может существовать и без того, что на ней размещены определенные предметы, движутся актеры, разыгрывается какое-то представление, так и пространство и время могут существовать независимо от материальных объектов и процессов. Подобную точку зрения отстаивал, например, И. Ньютон. Встречалась она и в древней философии. Так представление древнегреческих философов-атомистов (Демокрита, Эпикура) о пустоте неявно предполагало концепцию субстанциальности пространства.

В противовес субстанциальному подходу в истории философии  развивалась реляционная концепция  пространства и времени. Одним из наиболее ярких представителей ее был Г.В. Лейбниц. Суть реляционной концепции заключается в том, что пространство и время — формы существования материи, они не просто зависят от своего содержания — движущейся материи, а находятся в единстве со своим содержанием, определяются движущейся материей. В этом смысле пространство и время являются всеобщими, объективными формами движущейся материи, их природа всегда обнаруживается в конкретных формах движения материи, поэтому пространственно-временная структура Вселенной не одна и та же для разных ее частей, для разных уровней и форм движения материи. Отсюда следует, что понять действительную природу пространства и времени независимо от движения материи невозможно, свойства пространственно-временной структуры определены материальным движением. Пространство и время находятся в единстве друг с другом, с движением и материей.

Общие свойства пространства и времени

  Во-первых, общим свойством  пространства и времени является их объективность. Поскольку материя не зависит от сознания людей, постольку пространство и время также независимы от него.  

Во-вторых, пространство и время обладают свойствами абсолютности и относительности. Она проявляется  в том, что, независимо от смены явлений, от любых изменений в материальных телах, пространство и время объективно существуют. Иначе говоря, ни один материальный объект, какими бы он свойствами ни обладал, не может оказаться вне времени и пространства.

Третьим свойством является то, что пространство и время непрерывны и вместе с тем прерывны. Непрерывность пространства и времени выражается в том, что между любыми двумя элементами пространственной протяженности всегда существует такой элемент протяженности, который соединяет оба первых в единую пространственную протяженность. Точно так же между двумя любыми временными интервалами всегда найдется третий, соединяющий их в единую временную длительность. Прерывность пространства и времени заключается в том, что они включают элементы, различающиеся по своим внутренним свойствам, по структуре, то есть по своим качественным характеристикам.

В-четвертых, свойством пространства и времени является их бесконечность и безграничность. В применении к пространству безграничность означает, что в какую бы сторону и на какое бы расстояние ни двигаться, нигде и никогда мы не достигнем такой границы, которую можно считать пределом. Бесконечность пространства проявляется в том, что как бы велики не были размеры системы, всегда найдется такая система большего порядка, которая будет включать в себя первую систему в качестве одного из своих элементов.

Относительно времени  безграничность и бесконечность проявляются в отсутствии событий, после которых уже не будет никакой длительности, не будет неисчислимого количества процессов, следующих один за другим.

К вышеперечисленному добавим, что в силу вечности существования материи, вечны пространство и время. Не может быть такого положения, когда материя существовала бы или до того, как появились пространство и время, как после того, как они уже исчезли.

Специфические свойства пространства и времени

Пространство и время  имеют не только общие, но и специфические свойства, которые относятся только к пространству или только ко времени, что позволяет рассматривать их как разные атрибуты материи.

Специфическими свойствами являются:

1.Трехмерность пространства;

2. Однородность и изотропность  пространства;

3. Длительность, необратимость, одномерность и вечность времени;

Трехмерность  пространства

Вопрос о том, почему наше пространство трехмерно, можно  обсуждать:

   1) с позиций  теологии;

   2) с позиций  научно-материальных, основываясь на  фундаментальных физических теориях.

   С первой, то  есть ненаучной, точки зрения, трехмерный мир — самый совершенный из всех миров.

   Рассмотрим вторую  точку зрения. Трехмерность является  общим свойством пространства, обнаруживаемым  на всех известных структурных уровнях. Все материальные процессы и измерения реализуются в пространстве трех измерений. Трехмерность пространства органически связана со структурностью систем и их движением.

   В одномерном (линия)  или двухмерном (плоскость) пространствах  не могли бы происходить взаимодействия частиц и полей. Три измерения являются тем необходимым и достаточным минимумом, в рамках которого могут осуществляться все типы взаимодействий материальных объектов. Не известно каких-либо форм движения и взаимодействия, которые требовали бы четырех- или пятимерного пространства. Возможность таких процессов и взаимодействий не вытекает ни из каких установленных законов природы.

Трехмерность пространства имеет место и в микропроцессах (электромагнитная волна имеет три  координаты). Обнаружена трехмерность внутреннего пространства микрообъектов, их взаимопревращений.

   Реальное пространство  как атрибут материи в его  отмеченном выше содержании всегда  остается трехмерным. Любые сколь  угодно сложные явления можно  отобразить пространством трех измерений и одной временной координатой, но с изменением способа описания.

Но если представить, например, горизонтальную плоскость, пересекающую вершину дерева параллельно земле, то на этой плоскости разрезы ветвей покажутся отдельными и совершенно не связанными друг с другом. А в нашем пространстве — это разрез ветвей одного дерева, составляющих вместе одну вершину, питающихся от одного корня, имеющих одну тень. Так, может быть, трехмерные тела нашего пространства есть изображения в нашей сфере непостижимых для нас четырехмерных тел? Или, может, всевозможные аномальные явления — это “следы”, оставленные в нашем трехмерном пространстве обитателями четырехмерного?

Мы ведь уже привыкли к понятию “четвертое измерение”, или просто “иное измерение”, откуда в наш скромный трехмерный мир иногда “вылезают” всякие “нечисти”, включая “пришельцев” всех мастей, с одной стороны, а с другой исчезают, чаще всего безвозвратно, люди, корабли, самолеты.

   История поиска  “иных” измерений полна драматизма, имеет своих пророков и своих злых гениев. Пути науки странны и непредсказуемы, и то, что было отвергнуто в начале века как научное направление, вдруг вызвало пристальный интерес в конце века. Историю любого научного направления следует начинать с его корней. Первые намеки на существование “иных” пространств можно найти еще в работах Джордано Бруно. Но лишь в середине XIX в. физики и математики впервые робко поставили вопрос о возможности существования иных, более высоких измерений. Наиболее просто эта задача решалась математически, и первым вынес ее на обсуждение один из создателей новых неевклидовых геометрий Б. Риман в своей работе “О гипотезах, лежащих в основе геометрий”, посвященной, в частности, n-кратно протяженным величинам. Почти в то же время эта проблема стала задевать и физиков, и одним из первых ее коснулся Э. Мах: “Находясь еще под влиянием атомистической теории, я попытался однажды объяснить спектральные линии газов... Затруднения, с которыми я столкнулся при этом, навели меня в 1863 г. на мысль, что нечувствительные вещи не должны быть обязательно представляемы в нашем чувствительном пространстве трех измерений”.

   Теория относительности  Эйнштейна, появившаяся в начале XX в., тогда дала громадный простор  для развития физических идей, даже самых экстравагантных. Эйнштейн был одним из первых, кто покусился на незыблемые до сих пор понятия пространства и времени, показал их зависимость в специальной теории относительности (СТО, 1905 г.) от системы отсчета, скорости движения, а затем в общей теории относительности (ОТО, 1916 г.) — от напряженности гравитационного поля.

   Позднее многие  ученые стали задумываться над  вопросом, почему у нашего пространства  именно три измерения или, другими  словами, какие особенности отличают  геометрию и физику в трехмерном  пространстве от геометрии и физики в многомерных пространствах?

   В 1917 г. на  основе ОТО Эйнштейн создал  стационарную замкнутую сферическую  модель Вселенной. Характерной  чертой этой модели была конечность  пространства, хотя, с точки зрения  внутренней геометрии, пространство представляется тогда неограниченным. Никакого противоречия в этом нет. Например, поверхность надувного шарика, с нашей точки зрения, является конечной, а с точки зрения мухи, ползающей по ее внутренней поверхности, она будет неограниченной.

   Однако при решении стандартных уравнений возникли определенные трудности. Для получения статистических решений Эйнштейн вынужден был ввести некий коэффициент, так называемый космологический член Я. Уравнения, выведенные Эйнштейном, интересны тем, что дают три варианта решения и соответственно три модели как Вселенной, так и пространства. Пространственно-временной мир Эйнштейна полностью статичен. Его можно представить как цилиндрический 4-мерный мир с неограниченной осью времени, т.е. по этой модели временное сечение пространственно-временного континуума в отличие от пространственного сечения является бесконечным.

   В переводе  на общедоступный язык мир  Эйнштейна — это 3-мерное физическое  пространство, искривленное и замкнутое  само на себя благодаря присутствию в нем материи, т.е. 4-мерная сфера (гиперсфера), не имеющая ни начала, ни конца во времени. Искривить же трехмерный мир можно только в пространстве 4- и более высокого порядка измерений. Однозначно подразумевается полная равноправность этого четвертого измерения по отношению к трем существующим.

   В годы жизни  Эйнштейна и после многие ученые  выдвигали идеи и представляли  теории, связанные с n-мерностью  пространства. То, что не удалось  когда-то Эйнштейну, довольно  успешно решается плеядой современных  теоретиков, многие из которых уже стали лауреатами Нобелевских премий. Это А. Салаш, С. Вайнберг, Ш. Глэшоу. В пределах современных теорий Великого объединения им удалось собрать в рамках одной концепции три очень разных вида взаимодействий (гравитационные пока остались “за бортом”), которые могут быть описаны с помощью так называемых калибровочных полей. Основное свойство калибровочных полей состоит в существовании абстрактных симметрий, благодаря которым этот подход приобретает элегантность и открывает широкие перспективы. В возвращенной к жизни теории Калуцы — Клейна симметрии калибровочных полей приобретают конкретность геометрические симметрии, связанные с дополнительными измерениями пространства.

   Как и в первоначальном  варианте взаимодействия в теории вводятся путем присоединения к пространству-времени дополнительные пространственные измерения. Однако так как теперь надо дать пристанище взаимодействиям трех типов, приходится вводить не одно, а несколько дополнительных измерений. Простой расчет количества операций, входящих в теорию Великого объединения, требует дополнительно еще 7 пространственных измерений; если же учесть время, то все пространство-время насчитывает 11 измерений. Таким образом, современный вариант теории Калуцы — Клейна постулирует 11-мерную Вселенную, 7 пространственных координат которой свернуты и потому принципиально не наблюдаются.

   Науке известны  четыре фундаментальных взаимодействия  в природе:

   - электромагнитное  и гравитационное в масштабах  макромира;

   - слабое и сильное  в масштабах микромира.

   Однако в последние  годы в научных трудах обсуждается  возможность существования еще  одного дистанционного взаимодействия  в макромире — спинового, или  торсионного, фиксирующего и передающего  информацию посредством торсионного  поля. Физическая природа этого пятого взаимодействия, по-видимому, совершенно иная, чем у остальных четырех взаимодействий, так как передача информации здесь осуществляется вроде бы без затрат энергии.

   Современные работы  Дж. Уиллера, А. Пероуза, К. Прибрама, П. Дэвиса позволяют наличие этого пятого фундаментального взаимодействия в природе — спинторсионного взаимодействия. Связанные с ним поля (поля кручения) обладают способностью почти безэнергетически передавать информацию в любую часть Вселенной, а также обеспечивают “голографичность” информационных связей во Вселенной.

   Соответственно  изложенной парадигме вполне  объяснимым становятся практически  все явления, связанные с сенсорным  восприятием феноменов и биоэнергетическим  (точнее биоинформационным) воздействием целителей. Поэтому есть все основания считать, что торсионные поля ответственны за парапсихические феномены.

   В наше время  эта область деятельности перестала  быть экзотической. Сейчас в нее  вовлечены многие организации,  предприятия, научно-исследовательские институты. Организовано производство синтетических противотор-сионных экранов из пленок для продажи населению, которые можно использовать в качестве защиты от геопатогенных излучений, излучений ЭВМ, компьютеров, телевизионных приемников и других радиоэлектронных приборов. Создаются новые конструкционные материалы с уникальными свойствами. Например, учеными России и Украины создана сталь в два раза прочнее и в шесть раз пластичнее, чем обычная. Разрабатываются самые различные типы датчиков, реагирующих на торсионные поля.

   Перспективы использования  торсионных полей грандиозны. Достаточно  упомянуть новые поколения компьютеров  с элементной базой на микроуровне  с поистине невероятными вычислительными  способностями. Открытие пятого  фундаментального взаимодействия перевернет наши представления о природе. Если наш век прошел под знаком электромагнетизма, то следующий будет веком торсионной энергии.

Однородность  и изотропность пространства

Однородность пространства означает отсутствие в нем каких-либо выделенных точек, а изотропность — равноправность всех возможных направлений. Свойства однородности и изотропности пространства теснейшим образом связаны с фундаментальными физическими законами, и прежде всего с законами сохранения. Они и лежат в основании самого принципа физической относительности.

Длительность  времени

Длительность — это  последовательность сменяющих друг друга моментов или состояний. Она  предполагает возникновение за каждым данным интервалом последующих. Все  структурные элементы материального мира находятся в непрерывном развитии и движении, то есть являются процессами, имеющими свои этапы. Эти этапы и характеризуются длительностью. Причем стадии, сменяющие одна другую, могут характеризоваться определенной повторяемостью, поэтому для их характеристики необходимо ввести длительность. В теоретическом аспекте длительность предполагает возможность прибавления к каждому моменту времени другого, а также возможность деления любого отрезка времени на более мелкие интервалы.

   Никакой процесс  в природе не происходит сразу, мгновенно. Он длится во времени. Это обусловлено конечной скоростью распространения взаимодействий и изменений состояний. Понятие длительности применимо к отдельным явлениям постольку, поскольку оно рассматривается как звено единой цепи.

   Конкретная длительность  существования материальных систем  от их возникновения до распада,  ритмы процессов в них, соотношение  между циклами изменений, скорость  протекания процессов, темпы развития  и соотношение между темпами  на разных этапах эволюции — все это характеризуется таким специфическим свойством времени, как длительность.

   Аналогично протяженности  пространства, длительность времени  относится к метрическим свойствам.  В мире невозможны процессы без длительности, то есть мгновенные, но протекающие с конечной скоростью.

Одномерность  времени

Из весьма общих свойств  времени следует упомянуть одномерность, проявляющуюся в линейной последовательности событий, генетически связанных  между собой. Если бы время имело  не одно, а несколько, например, два или три измерения, то это означало бы, что параллельно нашему миру существуют аналогичные и никак не связанные с ним миры-двойники, в которых те же самые события разворачивались бы в одинаковой последовательности, а для каждого человека должны бы были существовать двойники в каждом из параллельных миров.

Необратимость времени

Всеобщим свойством  времени, а точнее, временных отношений  в материальных системах, является необратимость времени, означающая однонаправленное изменение от прошлого к будущему. Прошлое порождает  настоящее и будущее и переходит  в них. К прошлому относятся все те события, которые уже осуществились и превратились в последующие. Настоящее охватывает все те процессы, объекты, системы, которые реально существуют и способны к взаимодействию между собой. Объекты, существовавшие в прошлом, но перешедшие в другие, последующие состояния материи, уже недоступны никакому воздействию. На прошлое нельзя воздействовать физически. Можно только изменить представления о прошлом в сознании реально существующих людей. Понятие настоящего многозначно, так как охватывает различный временной интервал. Для каждого человека настоящее может быть предельно сужено — это сиюминутное, сиюсекундное переживание настоящего момента, фиксируемое с большим трудом. Все, что было до него, относится к прошлому, все последующее — к будущему. Но настоящее может быть и расширено, в зависимости от составляющих интервалов и масштабов события до часа, дня, года и даже большего отрезка времени — десятилетия, например, школьные годы, и еще большего — понятия современности в истории.