Военная операция на Украине. Главное

Пространство и время

23 866

Задача, которая будет решаться в данной главе - это формулирование основных положений системно-физической концепции пространства и времени.

Зададимся вопросом, каков смысл категорий "пространство" и "время", и как эта проблема освещается в традиционной философии.

В своей познавательной и практической деятельности мы обнаруживаем некоторые особенности структурной организации мира. Важнейшими из них являются те, что компоненты, из которых состоят все материальные объекты, всегда определённым образом расположены друг относительно друга, образуют устойчивые конфигурации, а это задаёт границы объекта по отношению к окружающей среде. Можно сказать, что каждый объект характеризуется своеобразной "упаковкой" входящих в него элементов, их расположенностью относительно друг друга, и это делает любые объекты протяженными. Кроме того, каждый объект занимает какое-то место среди других объектов, граничит с ними.

В истории развития представлений о пространстве это понятие, как и очень тесно связанное с ним понятие времени, прошло этапы мифопоэтического (религиозно-мифологического), натурфилософский и научно-философский осмысления. На первом этапе осмысление пространства основывалось на противопоставлении "верха" и "низа", с которыми сопоставлялись сакральные понятия небесного и земного или даже подземного, а также противопоставление мест восхода и заката солнца.

Второй, натурфилософский этап осмысления пространства относится к античной эпохе. Высшей точки анализ пространства достиг в античной атомистике и в философии Аристотеля. Атомисты (Левкипп, Демокрит) вводили пустое пространство как необходимое условие для движения атомов. В натурфилософии Аристотеля основное внимание уделялось границам тел и представлению о естественном месте, к которому стремится каждое тело. В этих учениях были заложены основы двух главных подходов к пониманию пространства - субстанциональному и реляционному.

В 17 в. проблема пространства приобретает особую значимость в связи с начавшимся бурным развитием естествознания. В натурфилософии Р. Декарта пространство играет особую роль, поскольку именно пространственную протяженность Декарт считает атрибутом материи и тем самым в известном смысле отождествляет пространство и материю. Декартово геометрическое понимание материи доминировало в 17 в. и оставалось весьма влиятельным в 18 в.

Развитие представлений о пространстве, с эпохи античности и до начала 18 в., происходило в рамках интерпретации пространства как объективной характеристики мира.

Все предельно общие свойства, выражающие структурную организацию материального мира, - свойства объектов быть протяженными, занимать место среди других, граничить с другими объектами – традиционная философия совершенно правильно определяет как первые, наиболее общие характеристики пространства. Она также утверждает, что пространство - фундаментальное (наряду с временем) понятие человеческого мышления, отображающее множественный характер существования мира, его неоднородность. И что множество предметов, объектов, данных в человеческом восприятии одновременно, формирует сложный пространственный образ мира, являющийся необходимым условием ориентации любой человеческой деятельности.

Всё так, но если отталкиваться от высказанного здесь условия, то можно придти к выводу, что пространство, его неоднородность, существуют лишь для того, чтобы человек мог ориентироваться в мире. Ничем иным, как проявлением антропоцентризма, это назвать нельзя. Но потребности человека есть производная от базовых свойств мира, а не наоборот, и лишь поэтому он способен в этом мире существовать и ориентироваться.

Задаваться вопросом, почему мир неоднороден, почему он имеет структуру, нет смысла – это самое фундаментальное из всех фундаментальных его свойств. Но есть вопрос, который задать можно и нужно, и смысл его таков: а с какого уровня организации Мироздания начинается его неоднородность? Традиционная физика сводит первые проявления неоднородности к уровню элементарных частиц. Но на вопросы, существует ли неоднородность до элементарных частиц, в них самих и в среде, их окружающей, внятных ответов традиционное познание не даёт. Оно в этом случае отделывается идеей континуума, того, чего не может быть в принципе – ни математического, ни физического континуума не существует.

Системная физика продолжает неоднородность мира в неисчерпаемые глубины истинной материи – физического вакуума. Именно неоднородность этого фундамента является не просто причиной неоднородности Мироздания, но главным условием его возникновения. Исследование структуры физического вакуума и её связи со структурой мироздания, является главной задачей системной физики.

После того, как мы принимаем предельно общие свойства, выражающие структурную организацию материального мира, - свойства объектов быть протяженными, занимать место среди других, граничить с другими объектами как первые, наиболее общие характеристики пространства, далее можно поступить двояко. Например, как поступает традиционная философия, которая предлагает эти первые, наиболее общие характеристики пространства абстрагировать из действительности, отделить от самих материальных объектов, что якобы позволит получить представление о пространстве, как таковом. Но что представляет собой это "пространство как таковое"? Действуя подобным образом, т. е. применяя абстрагирование, мы можем получить лишь некую условность, некое абстрактное пространство. Но именно так в действующем познании и складываются представления о пространстве и понятие пространства, возникающие как результат активного взаимодействия человека с внешним миром, в ходе которого выявляются перечисленные выше предельно общие особенности его структурной организации. И это приводит к построению условных пространств (таких, скажем, как известное всем пространство Евклида), различных абстрактных геометрий и представлений, оказывающих влияние на всё развитие познания. Например, разработка аксиоматической системы геометрии Евдокса - Евклида привела к тому, что пространство стали отождествлять с Евклидовой геометрией. Таким образом, существенным моментом развития представлений о пространстве вплоть до 19 в. было то, что эти представления развивались исключительно в рамках Евклидовой геометрии. Евклидовость геометрии мира даже не ставилась под сомнение.

Но можно поступить иначе: не абстрагировать наиболее общие характеристики пространства из действительности, а наделить некое исходное пространство (саму действительность) статусом реального физического объекта, имеющего структуру, для которой характерны все перечисленные основные свойства. И разрабатывать в познании единственную концепцию единственного реального пространства (скажем, физического вакуума), хотя бы для этого пришлось построить принципиально новую математику (геометрию). И это именно тот путь, по которому движется системная физика. Хотя необходимо отметить, что в истории развития представлений о пространстве эта фаза – фаза абстрагирования наиболее общих характеристик пространства, была абсолютно необходимой. Иными словами, чтобы отклонить этот вариант, необходимо было его осмыслить. Да и само это абстрагирование очень полезно как метод, помогающий развитию общих представлений о пространстве.

Действительно, понятие пространства имеет смысл лишь постольку, поскольку сама материя дифференцирована, структурирована. Действительно, если бы мир не имел сложной структуры, если бы он не расчленялся на предметы, а эти предметы в свою очередь не членились на элементы, связанные между собой, то понятие пространства не имело бы смысла.

Поэтому важнейший вывод, который делает здесь системная физика, можно представить в форме тождества "пространство ≡ структура".

Попытаемся выявить таким же образом содержание понятия времени. Время - фундаментальное понятие человеческого мышления, отображающее изменчивость мира, процессуальный характер его существования, наличие в мире не только "вещей" (объектов, предметов), но и событий, (хотя, если судить строго, "вещи" тоже суть "события"). В содержание общего понятия времени входят аспекты, отображаемые более специальными понятиями: одновременности, временной последовательности, длительности, а также идея направленности, включающая в себя представление о прошлом, настоящем и будущем.

Большинство философских направлений и естествознание рассматривают время как объективную характеристику мира (объективное время). Однако некоторые мыслители и философы квалифицируют время как характеристику только человеческого сознания (Дж. Беркли, Д. Юм, И. Кант) или же, признавая объективное время, основной акцент делают именно на субъективном, внутреннем переживании времени (философия жизни, A. Бергсон, экзистенциализм, М. Хайдеггер).

При субстанциональном подходе время рассматривается как некая самостоятельная сущность, тогда как при реляционном подходе время истолковывается как отношение в системе более фундаментальных сущностей. В дальнейшем вопрос о соотношении данных подходов активно дискутировался в философии и науке Нового времени.

В системной физике время в том смысле, в котором оно является свойством субстанции (физического пространства) субстанционально, но в основной своей ипостаси оно реляционно, так как всегда представляет собой отношение между предыдущим и последующим состоянием любой изменяющейся системы (а неизменяющихся систем в природе не существует).

Необходимо оговорить ещё одну важную особенность восприятия времени в системной физике. Она заключается в том, что любое локальное изменение системы имеет здесь как бы два смысла: его можно рассматривать и как собственно локальное изменение, и как изменение всей системы, потому что любое локальное изменение системы порождает, по сути, новую систему. Которая, если судить строго, не тождественна сама себе.

Таким образом, важнейшая особенность материального мира заключается в том, что он состоит не только из структурно дифференцированных объектов. Очень важно то, что эти объекты находятся в движении и развитии, они представляют собой процессы, которые развёртываются по определённым этапам. Но, поскольку все эти объекты связаны некой единой материальной основой, возникает предпосылка увидеть все эти процессы как части единого процесса. А это порождает вывод, что все процессы мироздания, процессы разного масштаба должны быть связаны между собой неким отношением кратности.

В этих процессах можно выявить некоторые качественные состояния, некоторые стадии, сменяющие одна другую. Смена этих стадий может характеризоваться определённой повторяемостью. Одна стадия по сравнению с другой стадией может наступать быстрее или позже. При этом происходит смена состояний объектов-систем, которые связаны между собой как состояния различных подсистем единой системы. В этом смысле можно говорить о смене состояний основной системы – системы Мироздания. Ведь если система целостна, то единичное изменение в любой её точке можно рассматривать как изменение всей системы. Из различия последовательных состояний системы мы можем получить понятие длительности. Сравнение различных длительностей может стать основой для количественных мер, выражающих развёртывания процессов, их ритм и темп.

И здесь традиционная философия поступает, как и в случае с пространством. Она считает, что если эти характеристики абстрагировать от самих процессов и рассмотреть отношения длительностей как некоторые самостоятельные признаки процессов, то мы получим представление о времени как таковом. Наверное, этот приём мышления и порождает такие представления о времени, как о потоке некой самостоятельной сущности, о существовании неких частиц времени, а также о возможности путешествовать по реке времени. Но нельзя путешествовать по тому, чего не существует в природе. Хоть сам приём абстрагирования, безусловно, полезен для развития представлений о длительности и таком свойстве процесса Мироздание, как время. И действительно представление о времени, и понятие времени имеет смысл лишь постольку, поскольку мир находится в состоянии движения и развития (точнее – мир и есть движение и развитие). Т. е., если бы материя могла существовать вне движения, понятие времени не имело бы смысла.

Да, время – глубочайшее свойство наших представлений о мире, нашего восприятия мира. Свойство, которое обусловлено другим, столь же глубоким, столь же фундаментальным и реальным свойством нашего мира. Время - это связь между предыдущими и последующими состояниями нашего мира, точнее, такая его важнейшая характеристика, как направление этого движения. Поэтому вполне объяснимо, почему без такой характеристики нельзя описать ни один процесс.

Да, некий поток действительно существует, только это не время, а движение. Движение обладает энергетикой, поэтому оно самодостаточно. Движение порождает направленное изменение и вот это всё вместе и производит иллюзию потока некой самостоятельной сущности. Т. е. иллюзию времени.

В обыденной жизни и в практике понятие времени образуется благодаря сравнению, сопоставлению различных процессов движения. Для того, чтобы произвести отсчёт времени, мы всегда находим какой-то квазипериодический, т. е. повторяющийся в некоторых основных чертах процесс, который определяем в качестве эталона. И с ним сопоставляем более сложные процессы. Наибольшее распространение исторически получили астрономические процессы, связанные в первую очередь с движением Земли вокруг Солнца. Период обращения Земли вокруг Солнца, год, делится на более мелкие кратные единицы – сутки, часы, секунды и т. д. Это значит, что любой процесс, взятый как единое целое, сравнивается, сопоставляется с другим процессом – скажем, колебаниями маятника часов и вызванным этими колебаниями движением часовой и минутных стрелок. Но методологически в качестве основного эталонного процесса для точного исчисления времени правильнее всего использовать периодические процессы, связанные с функционированием элементарных частиц. Для исследования очень длительных процессов используются, например, такие большие промежутки, как галактический год – 200 млн. лет, за которые Земля обращается вместе с Солнцем вокруг центра Галактики.

Вывод, который мы можем сделать из последних рассуждений, таков: во всех случаях отсчёта времени мы поступаем одним и тем же образом – сравниваем между собой качественно различные процессы движения.

Итак, категории пространства и времени в представлениях традиционной философии выступают, с одной стороны, как предельно общие абстракции, в которых схватывается структурная организованность и изменчивость бытия. Но, с другой стороны – и это выглядит достаточно противоречиво, эта философия определяет пространство и время как формы бытия материи. Она утверждает, что форма является внутренней организацией содержания, и если в качестве содержания выступает материальный субстрат, то пространство и время будут формами, которые его организуют. Получается, что здесь пространство и время выступают в роли неких независимых внешних матриц, но это есть не что иное, как умножение сущностей. Хотя тут же утверждается, что сами пространство и время не существуют в отрыве от материи и только в абстракции мы можем отделить их от материального мира.

Из приведённых рассуждений мы можем увидеть, насколько расплывчатым и нестрогим является философский термин "форма". Он явно не годится для описания физических процессов и по этой причине в системной физике не используется.

В истории философии существовали различные концепции пространства и времени, которые можно разбить на два больших класса: концепции субстанциональные и реляционные. Субстанциональная 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 в которой развёртываются процессы. Подобно тому, как арена может существовать и без того, что на ней размещены определённые предметы, движутся актёры, разыгрывается какое-то представление, так и пространство и время могут существовать независимо от материальных объектов и процессов. Подобную точку зрения отстаивал, например, И. Ньютон.

В противовес субстанциональному подходу в истории философии развивалась реляционная концепция пространства и времени. Одним из наиболее ярких представителей её был Г. В. Лейбниц, полимезировавший с Ньютоном по вопросам о сущности пространства и времени. Лейбниц настаивал на том, что пространство и время – это особые отношения между объектами и процессами, и вне их не существуют.

Системная физика не отдаёт предпочтения какой-либо из этих двух концепций – она базируется на их синтезе. При таком подходе пространство, с одной стороны, всё же субстанционально, потому что представляет собой физическую субстанцию – то, что лежит в основе Действительности. Но оно в то же время и реляционно, потому что представляет собой полную систему отношений. Время же здесь выступает как базовое свойство физического пространства существовать в изменении, развитии, которое имеет единственное направление.

Достижения современной науки свидетельствуют о предпочтительности реляционного материалистического подхода к пониманию пространства и времени. В этом плане в первую очередь выделяют достижения физики XX века. Утверждается (и вполне справедливо), что создание теории относительности было значительным шагом в понимании природы пространства и времени, который позволяет углубить, уточнить, конкретизировать философские представления о пространстве и времени. Шаг был сделан действительно значительный, но не последний, не окончательный.

В чём же состоят основные выводы теории относительности по данному вопросу? Специальная теория относительности, построение которой было завершено А. Эйнштейном в 1905 году, доказала, что в реальном физическом мире пространственные и временные интервалы меняются при переходе от одной системы отсчёта к другой.

Что следует понимать под системой отсчёта? Система отсчёта в физике – это образ реальной физической лаборатории, снабжённой часами и линейками, то есть инструментарием, с помощью которого можно измерять пространственные и временные характеристики тел. Старая физика считала, что если системы отсчёта движутся равномерно и прямолинейно относительно друг друга, (такое движение называется инерциальным), то пространственные интервалы (расстояние между двумя близлежащими точками), и временные интервалы (длительность между двумя событиями) не меняются.

Теория относительности эти представления опровергла, вернее, показала их ограниченную применимость. Оказалось, что только тогда, когда скорости движения малы по отношению к скорости света, можно приблизительно считать, что размеры тел и ход времени остаются одними и теми же, но когда речь идёт о движении со скоростями, близкими к скорости света, то изменение пространственных и временных интервалов становится заметным. При увеличении относительной скорости движения системы отсчёта пространственные интервалы сокращаются, а временные растягиваются.

Теория относительности обнаружила ещё одну существенную сторону пространственно-временных отношений материального мира. Она выявила глубокую связь между пространством и временем, показав, что в природе существует единое пространство-время, а отдельно пространство и отдельно время выступают как его своеобразные проекции, на которые оно по-разному расщепляется в зависимости от характера движения тел.

Абстрагирующая способность человеческого мышления разделяет пространство и время, полагая их отдельно друг от друга. Но для описания и понимания мира необходима их совместность, что легко установить, анализируя даже ситуации повседневной жизни. В самом деле, чтобы описать какое-либо событие, недостаточно определить только место, где оно происходило, важно ещё указать время, когда оно происходило.

До создания теории относительности считалось, что объективность пространственно-временного описания гарантируется только тогда, когда при переходе от одной системы отсчёта к другой, сохраняются отдельно пространственные и отдельно временные интервалы. Теория относительности обобщила это положение. В зависимости от характера движения систем отсчёта друг относительно друга происходят различные расщепления единого пространства-времени на отдельно пространственный и отдельно временной интервалы, но происходят таким образом, что изменение одного как бы компенсирует изменение другого. Если, например, сократился пространственный интервал, то настолько же увеличился временной, и наоборот.

Существуют различные интерпретации этой идеи. Приведём далее образец такой интерпретации.

В начале ХХ века произошло осознание удивительных свойств времени. И казалось, что это понято уже навечно, по крайней мере, в рамках нашей непрерывной культурной традиции. Было понято, что пространство и время неразрывны, что это не два разных параметра (пространственная координата и временная координата), а есть единый четырехмерный мир, в котором топология и метрика так устроены, что некий сектор пространства выделяется. Этот сектор пространства некоторые теории и называют временем. Он обладает рядом свойств, одно из которых – необратимость движения в одном направлении. А остальные координаты этого четырехмерия позволяют в своем (пространственном) секторе плавно изменить направление движения на противоположное. Но время этого не позволяет. В то же время некоторые углы поворота времени оказались возможными. Но не так, чтобы повернуть назад. И эти углы мы называем скоростями. Вот это было радикальнейшее изменение, которое вошло в мир с появлением теории относительности. Появилось представление, что скорость – это поворот времени, поворот оси времени в четырех измерениях. Это повлекло за собой изменение наблюдаемых масштабов. Если одно тело движется с одной скоростью, другое с другой скоростью, они видят друг друга как бы под углом, но в четырехмерном мире. И время одного тела проектируется на время другого тела, причем проекции искажают масштабы. Это мы знаем и по обычным пространственным эффектам. Если стержень, например, линейку повернуть под углом, она будет казаться короче. Ее можно даже посмотреть в торец, и тогда ее длина просто в ноль обратится. Вот нечто в этом роде происходит и со временем – чем больше скорость объекта относительно нас, тем замедленнее кажется нам время, идущее на том теле, которое мы наблюдаем. Соответственно, наблюдателям, находящимся в той системе отсчета, будет замедленным казаться наше время. И все это – результат поворотов осей времени в четырехмерном пространстве. Это был великий прорыв в понимании структуры мира. Там такие имена, как Эйнштейн, Пуанкаре, Минковский, Гильберт. Они это сделали. Выделить кого-то одного невозможно, это был существенно коллективный разум. И мир изменился, представление о времени совершенно изменилось.

Здесь мы видим яркий пример того, как реальное содержание принципиально нового понятия (а представление о четырехмерном пространстве-времени допустимо считать относительно новым), можно изуродовать наложением ложных стереотипов (в данном случае геометрических). Это приводит к такой ошибке, как придание времени статуса самостоятельного объекта, обладающего геометрическими свойствами, хоть время не имеет свойств, оно само свойство. Может, это прозвучит парадоксально, но в "четырёхмерном" пространстве-времени нет никакой четвёртой координаты, хоть в чём-то подобной геометрической. Т. н. "временная ось" имеет качественно иную природу, иной смысл, чем геометрические координатные оси.

Мир изменяется не в геометрическом смысле, он, как целое, не движется вдоль некой особой временной линии, оставляя в каждой её точке свою копию, в которую можно каким-то образом вернуться. Нет, мир, как система, переходит от состояния к состоянию (уникальному расположению всех своих элементов), при котором предыдущее состояние исчезает. Т. е. мир изменяется – и это изменение всегда будет движением "вперед". Это единственно возможное направление изменения системы, которое можно заметить, наблюдая его "изнутри", т. е. для наблюдателя, который является частью этой системы.

Если исходить из предположения, что природа нашего мира связана с возбуждением физического вакуума (а эта гипотеза правомерна), то его (мир) можно сравнить с волной, движущейся по поверхности водоёма. Все частицы, участвующие в этом процессе возбуждения каждый миг (дискретный шаг процесса изменения) образуют специфические конфигурации – иерархию объектов нашей Вселенной (от элементарных частиц до скопления галактик). Известно, что когда движется реальная волна (по поверхности водоёма), молекулы воды вместе с ней не перемещаются, передаётся лишь движение, энергия. И в определённом смысле сохраняется расположение частиц (молекул воды) друг относительно друга. То же самое справедливо и для нашей волны: при её продвижении на шаг (дискрету процесса) другие частицы образуют те же устойчивые сочетания (объекты нашего мира) – с учётом неизбежных изменений. Т. о., каждый новый момент "времени" – это, по сути, новый мир, который, однако, существует всего лишь мгновение (дискрету процесса). Но каждая конкретная волна всегда движется в одном направлении – вперёд. Вот эта универсальная направленность изменения нашего мира и интерпретируется несовершенным познанием, как время. Поэтому не совсем понятно, относительно чего можно поворачивать временную ось четырехмерного пространства-времени, относительно чего она образует угол. Изменяющийся мир – это процесс. Объект, движущийся с околосветовой скоростью относительно других объектов – это тоже процесс. Но выражение "один процесс осуществляется под углом к другому процессу" не имеет реального геометрического смысла (если не иметь в виду чистое перемещение, транспортное преобразование).

Так почему же некорректна геометрическая интерпретация времени? На временной оси (условной, виртуальной траектории изменения мира) реально существует всего одна точка, соответствующая моменту перехода нашего мира от состояния к состоянию. Поэтому перемещаться вдоль несуществующей оси (так, как это можно делать относительно любой из геометрических осей) мягко говоря, затруднительно. Вернуться назад во времени означает ни много, ни мало, как восстановить всю последовательность состояний нашего мира до нужного момента в обратном порядке и с той же скоростью, что возможно лишь умозрительно. То же самое можно сказать о путешествии в будущее.

Если предположить, что кроме нашей Действительности наличествуют и другие, т. е. существует некая Совокупность Действительностей (совершенно гипотетическое образование), то можно допустить, что изменения в каждой из них осуществляются по-разному (относительно выбранного критерия, если такой можно найти). Т. е. каждой Действительности присуще своё время и между ними может существовать какой-то "угол" (тоже чистейшей воды условность, основанная лишь на аналогии, что разные волны в одном и том же водоёме или в разных водоёмах действительно могут двигаться под разными углами относительно друг к другу). Проблема лишь в том, что мы пока бесконечно далеки от представления о подобной Совокупности Действительностей, мы о ней совершенно ничего не знаем (скажем, какие физические принципы там действуют). И мы пока можем выйти за пределы нашей "родной" Действительности лишь умозрительно.

г. Запорожье, 2009 г.

«Смертная казнь в Донецке» – что ждёт нацистов «Азова»

Очевидцы сообщают о передвижении колонны автозаков по Таганрогу, граничащему с ДНР. По всей видимости, Росгвардия доставляет пленных украинских нацистов из «Азовстали» на территорию РФ для...

Нацисты не извинялись, не боялись, но в глаза нам смотреть не могли. Враг на «Азовстали» начал сдаваться
  • pretty
  • Вчера 16:11
  • В топе

Автор:  Дмитрий СТЕШИН Ранним утром, 16 мая, на позициях под стенами «Азовстали» началось шевеление. Из тоннеля под железнодорожными путями высунулся белый флаг, следом вылезли люди...

Замглавы МИД Польши обвинил Россию в уничтожении поставляемого на Украину западного оружия
  • Topwar
  • Вчера 12:39
  • В топе

На днях заместитель министра иностранных дел Польши Марчин Пшидач заявил о вынашивании в России экспансионистских планов в отношении польского государства. Также Пшидач обвинил Москву в намеренном уни...

Обсудить
  • "Не изменяющихся систем в природе не существует" - сами придумали?
    • Tax
    • 19 августа 2021 г. 12:23
    понравилась аналогия с проекцией и поворотом для движущихся с около световой скоростью объектами. трудно понимать явление не имея образа, а без хороших аналогий никакой популяризации