Страница:
Чернобров Вадим
Философия времени
Вадим ЧЕРНОБРОВ
Философия времени
* * *
Проблема Времени всегда интересовала философию и тема Времени, безусловно, является одной из основополагающих в философии. Можно сказать, что Время вообще одно из основ буквально всех бытовых и научных представлений об окружающем мире, о Вселенной и даже о самом себе. Нельзя также отождествлять философские представления о Пространстве и Времени с физическими теориями Пространства и Времени. На современном уровне наших знаний принято разграничивать следующие понятия времени:
- реальное (физическое) Время; - перцептуальное время (условие существования и смены наших ощущений, присущие субъекту формы чувственности); - концептуальное Время (абстрактно-математические структуры, способные моделировать пространственно-временные отношения); - топологическое Время (физические структуры, моделирующие свойства всех временных измерений).
Кроме того, различают метрические (связанные с измерением) и топологические (сохраняющиеся при любых взаимно однозначных и непрерывных преобразованиях объекта) свойства Времени.
Так или иначе, взгляды учёных на Время оказывают сильное воздействие на развитие представлений обо всех других физических и философских понятиях, и - наоборот... Философы рассматривают Время неотрывно от понятий Пространства и Движения, а также пытаются проследить отношения Времени к материи, т.е. понять насколько Время является реально существующим (или это - чистая абстракция, существующая у нас в сознании). Физики же при описании свойств Времени чаще всего говорят о понятиях Энтропии Вселенной, о Мерности Пространства, о заряде и спине элементарных частиц, об электромагнитных полях.
Что такое Время? Правильней было бы начать отвечать на этот вопрос известным изречением Блаженного Августина. (354-430 гг. до н.э.):
"Я прекрасно знаю, что такое время, пока не думаю об этом. Но стоит задуматься - и вот я уже не знаю, что такое время!"
Цитата хороша не столько тем, что показывает остроту ума древнего философа, сколько тем, что очень чётко отражает и наше современное положение в деле изучения такого всем хорошо знакомого с детства понятия как Время. Действительно, современные учёные усиленно занимаются изучением физики Времени, но чем больше они задумываются, тем... больше знаков вопроса возникает перед нами!.. Но не будем забегать вперёд, вернёмся в те времена, когда прерогатива изучения Времени была только у философов, и даже ещё раньше - в те времена, когда человек впервые задумался о смене дня и ночи и о причинах собственного старения...
"Время" - первоначально это слово, вероятно, могло обозначать какие-то обобщающие впечатления о переменах, длительности, повторяемости или цикличности. И только много позже оно стало означать собственно время. В "Толковом словаре живого великорусского языка" В.И.Даля "время", кроме привычных нам, имеет ещё такие значения, как "погода, состояние воздуха", а также "счастье, земное благоденствие, благосостояние" (даже слово "временщик" раньше имело совсем иной смысл). И не только в русском, но и в некоторых других языках одно и тоже слово имело значения и "время" и "погода", например, в чешском "время" - "сas" (час), погода - "pocasi" (почаси), в русском "погода" имеет корень "год". Эти далеко не полные сведения говорят о том, что наши далёкие предки ощущали связь между понятием времени и постоянной повторяемостью природных условий. Видимо, регулярное изменение погоды служило для них очевидным и наглядным проявлением того, что в жизни постоянно что-то меняется. И непосредственным предшественником русского "времени" было древнерусское "время" или "вертмя".
И лишь значительно позже, примерно в первом тысячелетии до нашей эры, люди наконец стали понимать, что время - это нечто большее, чем просто погода. И хотя погода всё ещё оказывала сильнейшее воздействие на все стороны жизни и быта пралюдей, тем не менее в какой-то момент люди поняли, что процессы старения не зависят (или почти не зависят) от погоды. Как оказалось, и старение (людей, вещей), и погода сами оказались зависимыми от чего-то более могущественного и (как казалось) постоянного. Примерно так-же и "погода" зависит от "времени года"... Именно это представление о Времени закрепилось как базовое: "Время - форма последовательной смены явлений и состояния материи" (определение взято из последнего издания Большой Советской Энциклопедии)...
Удивительно, как сильно понятия пространства, времени и движения связаны в наших представлениях. Не всегда осознанно, никогда специально, но они тесно переплетены и фактически не существуют отдельно друг от друга. Интуитивно это человек ощущал, вероятно, с тех пор, как стал разумным, а сформулировал и обрисовал - уже в Древнем Мире. Пожалуй, самый яркий пример этому определение механического движения, данное древними философами.
Существование движения - факт вроде бы очевидный. Но - не для древнегреческого основателя элейской школы Парменида. Если сейчас мысли этого философа вызывают недоумение, то у его современников - иронию и возмущение. Идеи Парменида развил его ученик - Зенон, чтобы защитить учителя и заставить современников сомневаться в своих умственных способностях, он создаёт свои знаменитые апории, среди которых самая известная - "Стрела". Она ставит очень простой вопрос: движется ли летящая стрела? В каждый момент времени стрела находится в определённом месте, иными словами, покоится в нём. Но при этом она всё-таки движется и может долететь до цели! Так движется стрела или покоится? Продолжив логически рассуждения, можно спросить, есть ли движение, или оно принципиально не существует? Есть ли время, наконец?!
Нельзя дать однозначный ответ на эти вопросы. Обычная логика не позволяет разрешить этот парадокс ( именно такое значение имеет греческое слово "апория"). Можно называть апории ненужным умствованием, можно докапываться до смысла выражения "момент времени". Проблема, которую обозначил Зенон этой апорией, остаётся, теперь, через 2500 лет после Парменида, она носит название проблемы поиска кванта Времени...
Впрочем, кванты Времени искали далеко не все, древние натурфилософы Демокрит, Эпикур и их последователи вплоть до ХХ века считали Время протекающим неразрывно и равномерно. Время в представлениях Аристотеля также непрерывно (т.е. неквантовано). Но чтобы делить время на равные части, необходимо движение, которое делится на одинаковые циклы. Таково, например, повторяющееся круговое движение, которое служит естественной мерой времени. Аристотель подчёркивал, что "движение измеряют простым и наиболее быстрым движением... поэтому в учении о небесных светилах... в основу кладётся равномерное и наиболее быстрое движение - движение неба, и по нему судят обо всех остальных..."
Модель космоса Аристотеля включала в себя 56 сфер. При этом движение планет по своим свойствам отличалось от движения, возможного на Земле. Пространство космоса было иным, чем пространство земной поверхности. Надлунный мир, полный совершенных движений (и свойств времени), был совершенно непохож на наш земной (подлунный) мир. Говоря современным языком, земное Время резко отличается от космического Времени!..
Сложно сказать, почему, но такое разделение мира на надлунный и подлунный надолго сохранилось в науке (и до сих пор встречается в поэзии). Возможно, причиной этого был непререкаемый авторитет Аристотеля, а может быть, свойственное людям представление, что хорошо там, где нас нет. Так или иначе, подобное разделение держалось в науке вплоть до Галилея (двадцать веков!). Теория движения, созданная Аристотелем, так же как и модель движения небесных тел Птоломея, неплохо объясняла возможные физические ситуации. Представление о космосе, созданное этими двумя мыслителями, считалось "правильным" 14 веков. И хотя геоцентричная система не выдержала проверку временем, тем не менее, разделение Пространства-Времени, точнее, его свойств, на Земные и Космические в некоторой степени сохранилось до сих пор. Здесь, на нашей планете скорость течения Времени практически неизменна, чего нельзя сказать о Космосе с его чёрными дырами и космическими скоростями. Ниже будет показано, что подобные представления о Земле как о заповеднике Времени, в корне оказались неверными, и на Земле имеется целый ряд мест с так называемым аномальным ходом течения Времени, что и было подтверждено целым рядом экспериментов в последние годы...
За прошедшие века несмотря на возросший интерес ко Времени, как к объекту физического исследования, так и не было получено удовлетворяющего всех определения Времени. Одни философы, такие как Беркли, Юм, Мах, понимали под Временем некую форму индивидуального сознания, последователи Канта рассматривали Время как априорную форму чувственного содержания, сторонники Гегеля не без оснований полагали, что Время есть элемент абсолютного духа... Философы-идеалисты отрицали зависимость Времени от материи, материалисты же были против постановки знака равенства между Временем и формами индивидуального сознания. Тем самым материалисты подчёркивали объективный характер Времени и его неотделимость от материи. Однако философское осмысление проблемы резко тормозилось скромными познаниями физики о свойствах Времени, очень долго никто из учёных не мог "пощупать" Время, поэтому разрешение многовекового спора затянулось на века. Одно расплывчатое определение сменяло другое, пока наконец их место не заняло новое: "Время одно из основных форм существования материи, выражающее последовательность существования сменяющих друг друга событий".
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ УЧЕНЫХ О ВРЕМЕНИ
Впечатление движущегося, текущего, проходящего всегда в одном направлении времени фундаментально для опыта человека западной культуры. Физика делает различие между прошлым и будущим. Наш ум различает ещё и настоящее. Прошлое можно вспоминать, будущее можно планировать, но живём и действуем мы теперь. Момент настоящего - момент нашего доступа к событиям во Вселенной. Но что же такое "теперь"? Оно есть в философии, его фактически нет в физике. Не получается не только определить этот момент, но даже описать его на языке этой науки. Если считать, что "теперь" - это отдельный момент времени, то возникает вопрос "какой именно момент?" Ведь каждый момент становится "теперь", когда он "наступает". Но стоит этому случится, как "наступившее" "теперь" становится "прошлым".
Попадая в такой тупик, физика оказывается неспособной продвинуться в толковании понятия настоящего. Правда, специальная теория относительности (СТО) пытается несколько прояснить ситуацию: для всех точек пространства нет единого, общего настоящего момента. Событиям, происходящим на расстояниях, не связанных световым сигналом, нельзя приписать жёсткого хронологического порядка, одинакового для всех наблюдателей. Таким образом, одна из характерных черт, которая приписывалась "теперь", предполагавшая, что все люди испытывают одно и то же "теперь", оказывается неоправданным обобщением. Даже слушая прямые трансляции радиослушатели, находящиеся на разном удалении от радиостанции, мы воспринимаем сигналы далеко не одновременно. Всеобщего "теперь", говорит СТО, не существует, оно индивидуально.
Неужели разделение Времени на прошлое, настоящее и будущее следует искать лишь в нашем сознании, а не в физическом мире? Ведь "теперь" в сознании (и языке) постоянно движется из прошлого в будущее. Так что же, движение Времени и его направление - только особенности нашего сознания? Впрочем, позже мы вернемся к теме настоящего...
Эйнштейн действительно вернул в физику Время, соединив его с пространством, изменив при этом концепцию Времени у Ньютона. Однако незадолго до смерти Эйнштейн писал, что потерпел в своей жизни два поражения в браке и не нашёл единомышленников, за исключением Ньютона. Но ведь в динамике Ньютона Время внешний параметр, у него нет выделенного направления. До конца жизни Ньютон считал Время иллюзией, не учитывая его в своих уравнениях, тем не менее он ...старел так же, как и все!
Лишь в последние десятилетия в науке начали возникать теории, по-иному оценивающие ход Времени. Время оказывается связанным со степенью сложности системы. Например, в системе, которой является маятник, нет места оси Времени. Но это не значит, что также обстоит дело во Вселенной, что там тоже нет места измерению Времени. Маятник - очень простая система. Когда мы думаем о сложных системах, то, как правило, имеем в виду биологические системы или человека. Но это не единственный вариант сложных систем. Самое важное в них - способность к самоорганизации, повышению своей степени сложности. (Причём сложные системы способны к этому без внешнего вмешательства).
Эволюция и течение Времени оказываются сильно связаны между собой. Вряд ли можно указать, что из них является причиной, а что - следствием. Новые теории - ещё не решение проблемы хода Времени, а лишь новый подход к ней. Главные работы в этой области принадлежат швейцарскому учёному, лауреату Нобелевской премии Илье Пригожину. Один из главных аспектов его теории состоит в том, что она позволяет определить на основе физики и химии, чем вызвана направленность Времени. Кроме этого, она позволяет по-иному взглянуть и на материю. В свете теории Пригожина материя становится более динамичной, "синергетичной", способной к самоорганизации (в некотором смысле - к рождению из ничего!). Понятия прошлого, настоящего и будущего Времени перестают быть только языковыми конструкциями. Они обусловлены физической природой мира, в котором нам довелось жить. Это открытие влечёт за собой новое понимание старых проблем Пространства, Времени, Движения, а в конечном итоге и проблемы места человека во Вселенной. Так будет ли создана новая, отличающаяся от эйнштейновской научная картина мира? И найдётся ли в ней наконец место времени и человеку?
Чрезвычайно важной характеристикой Времени является его направленность от Настоящего к Будущему (свойство "Стрелы времени"). Эта проблема и в физике, и в философии наименее изучена. В физике иногда прибегают к понятию обратимости, обращения (инверсии) Времени. Так, например, американский физик Р.Фейнман предложил оригинальную интерпретацию состояний с отрицательной энергией в теории электронов Дирака, которая заключается в следующем: "...состояния с отрицательной энергией рассматриваются как состояния, в которых движение электронов носит попятный характер во времени... так что попятно движущийся электрон подобен позитрону, движущемуся в обычном направлении". Советский физик А.А.Соколов, проводя анализ явления несохранения четности при слабых взаимодействиях, также прибегает к понятию обращения Времени.
Интерес представляют также подходы А.Грюнбаума, Дж.Уитроу, Я.Зельдовича и И.Новикова к проблеме асимметрии времени. Так, например, Я.Зельдович и И.Новиков считают принципиально неправильными "попытки связать направление времени только с теми или иными конкретными и сложными явлениями. Различие между Прошлым и Будущим существует в любом процессе, в том числе и в системе, состоящей из двух частиц... В качестве возражения последнему утверждению обычно выдвигают обратимость законов - возможность замены "t" на "-t" в уравнениях. Однако для решения связанных со Временем уравнений нужно, кроме уравнений, задать начальные условия. В теории, в которой рассматривается поле (для определённости электромагнитное), мы вынуждены задавать условие излучения, которое несимметрично относительно Прошлого и Будущего..." Ниже мы вернёмся к проблеме инверсии, но уже рассмотрим её с учётом последних экспериментальных данных и с точки зрения перспектив применения знаний о Времени...
Развитие материи приводит к возникновению её новых видов, а также новых свойств форм её существования - Пространства и Времени, которые обладают как общими свойствами (формы существования материи), так и особенными, определёнными законами развития данного вида материи. Внутренние противоречия материи находят своё проявление и во внутренней противоречивости Пространства и Времени. Они по своей природе бесконечны и конечны. Бесконечность Пространства складывается из конечных протяжённостей отдельных материальных объектов, а бесконечность Времени - из конечной длительности отдельных материальных процессов.
Пространство и Время представляют единство прерывности и непрерывности. Противоречивость Пространства связана с наличием его протяжённости и структурности, противоречивость Времени - с бесконечной длительностью и сменой моментов. Протяжённость и длительность - суть формы выражения непрерывности, а структурность и её моменты - прерывности. Конечная протяжённость предметов создаёт прерывность в непрерывном Пространстве. Начало и конец процесса вносят прерывность и в непрерывный ход Времени.
Диалектико-материалистическое понимание сущности Пространства и Времени и их соотношения с материей и движением, как это было показано выше, заключается в признании того, что Пространство и Время являются основными объективно-реальными формами бытия движущейся материи, что они обусловлены в своих свойствах движущейся материей и в то же время обладают своими специфическими чертами. Всякое нарушение этих соотношений материи, движения, Пространства и Времени, по мнению современных философов материализма, неизбежно приводит к идеалистическому и метафизическому искажению всей проблемы. Так, известный критик диалектического материализма иезуит Густав Веттер пишет: "Главной ошибкой учения диалектического материализма о пространстве и времени является то, что... в основе его лежит та же материалистическая предпосылка о материальности всякого бытия". Откажитесь от диалектико-материалистического решения основного вопроса философии, призывает Веттер, и тогда учение о Пространстве и Времени можно будет "согласовать" с теософскими учениями. Для этого он даже пытается сблизить марксистскую философию с неотомизмом: "В основе своей воззрение диалектического материализма на пространство и время совпадает с воззрением схоластики, для которой Пространство и Время есть мысленные предметы с вещественной основой (ens rations cum fundamento in res), содержащие в себе, следовательно объективное и субъективное. Объективная сторона, вещественная основа понятия Пространства есть протяжённые материальные предметы; понятия Времени - последовательность состояний предметов. Эти понятия являются субъективными, мысленными предметами, поскольку мы воспринимаем, вернее, представляем пространственное развёртывание и временное чередование как что-то существующее само по себе и от вещей независимое".
В.И.Ленин подчёркивал, что человеческие представления и понятия о Пространстве и Времени абсолютны и относительны одновременно. Их абсолютность связана с признанием объективной реальности Пространства и Времени как основных форм существования движущейся материи, а их относительность выражается в том, что человеческие представления о Пространстве и Времени историчны, неполны, изменчивы, зависят от естественнонаучных данных о свойствах Пространства и Времени. Нелишне добавить, что наши представления о Пространстве и Времени постоянно изменяются, особенно в настоящее время в связи с достижениями науки.
Академик В.А.Фок писал: "К научному, физическому понятию пространства и времени можно подойти, выделив путём абстракции в соотношениях между событиями материального мира пространственно-временную сторону". Первые научные понятия Пространства и Времени мы находим в классической физике.
В ньютоновской механике Пространство и Время рассматриваются как объективные формы существования материи, но в отрыве друг от друга и от движения материальных тел. Ньютон полагал, что тела и их движение не оказывают никакого влияния на течение Времени и на свойства Пространства. Такая точка зрения на Пространство и Время ведёт к признанию возможности мгновенной передачи взаимодействия между телами, к мысли о том, что любое явление может быть причиной любого другого, независимо от пространственного и временного интервала между ними. В привычных нам условиях нашего Пространства-Времени реальное взаимодействие тел не может передаваться мгновенно. Оно может передаваться только от одного объекта к другому за определённый промежуток времени и в определённом пространственном интервале. Поэтому признание возможности мгновенной передачи взаимодействия между телами, вытекающее из признания безотносительности Пространства и Времени к движению тел, являлось серьёзным методологическим затруднением в классической механике и преодоление этой трудности связано с созданием теории относительности.
Как известно, СТО покоится на двух постулатах:
- постоянство скорости света в вакууме;
- во всех инерциальных системах координат законы природы находятся в согласии. Это положение именуется в некоторых источниках "специальным принципом относительности".
Теория относительности показала ограниченность взгляда классической механики на Пространство и Время как на абсолютные, не связанные друг с другом и с движением материальных тел, показала, что абсолютного пространства в смысле безотносительности к движению материальных тел не существует. Тем самым она подтвердила и конкретизировала положение диалектического материализма о Пространстве и Времени как о формах существования движущейся материи, о связи их определенных свойств друг с другом.
Вокруг теории относительности с момента её возникновения идёт острая борьба между материализмом и идеализмом. Идеалисты при этом проводят мысль о непознаваемости мира, о субъективности научного знания, торжестве духа над материей. Так, например, английский философ Уилдон Кэр утверждает, что "до сего времени было трудно найти место для духа в объективной системе природы. Но когда реальность берётся как определённое число, что принуждает нас делать теория относительности, тогда наблюдатель неотделим от того, что он наблюдает, а дух - от своего объекта. Следовательно, более не оспаривается первенство духа над материей".
Подобные утверждения часто встречаются как в работах философов-идеалистов, так и в трудах некоторых физиков. В свою очередь, в критике идеалистических выводов из теории относительности принимает участие ленинский анализ диалектики понятий "абсолютное" и "относительное". Абсолютной в физике называется такая физическая величина, которая не зависит от системы отсчёта, а относительной - такая, которая зависит от неё. Идеалисты, по мнению материалистов, заменяют философское (диалектико-материалистическое) содержание понятий "абсолютное" и "относительное" физическим и утверждают, что поскольку координаты частицы, её скорость всегда останутся сугубо относительными величинами (в физическом смысле!), т.е. они никогда не превратятся даже приближенно в абсолютные величины, то они якобы никогда не смогут даже приблизительно отражать абсолютную истину (в философском смысле). По материалистическим же понятиям, координата и скорость, совершенно не обладая абсолютным характером (в физическом смысле), являются средствами приближения к абсолютной истине в марксистском смысле.
СТО устанавливает относительный характер Пространства и Времени (в физическом смысле), современные же идеалисты истолковывают это как отрицание СТО объективного характера Пространства и Времени. Относительный характер одновременности и последовательности, вытекающий из относительности Времени, идеалисты пытаются использовать для отрицания необходимого характера причинной связи. В диалектико-материалистическом понимании и классические представления СТО есть относительные истины, включающие в себя элементы абсолютной истины. Утверждая абсолютный (в физическом смысле) характер пространственного и временного интервала СТО также показала момент абсолютного (в философском смысле), который заключается во Времени и Пространстве как формах существования движущейся материи. Утверждая постоянный универсальный характер скорости света в вакууме, СТО вскрыла конкретный характер связи Пространства и Времени с движением. Считая, что скорость света есть предельная скорость передачи взаимодействия (что сейчас под вопросом), она показывала, что причинная связь между явлениями не может осуществляться вне зависимости от определённой координации этих явлений в Пространстве и Времени. Только те явления могут быть причинно связаны, которые находятся в определённой временной и пространственной зависимости. Мерой этой зависимости является скорость света в вакууме. Два события могут быть причинно связаны только в том случае, если луч света за промежуток времени между этими событиями проходит расстояние большее, чем расстояние между этими событиями, или, по крайней мере, равное ему. В противном случае эти события не могут быть причинно связанными в силу больших расстояний и малых промежутков времени. Причинная связь могла бы иметь в этом случае место, если бы перенос взаимодействия между телами осуществлялся мгновенно; иными словами, если бы материальные процессы не координировались в Пространстве и Времени. Позже вопрос взаимозависимости Времени и причинно-следственных рассмотрел и развил советский физик-астроном Н.А.Козырев, о котором стоит упомянуть отдельно...
Однако, вернёмся к СТО. Также она вскрыла конкретные количественные закономерности, которые связывают изменения отдельно взятых пространственных и временных масштабов физических явлений со скоростью относительного движения соответствующих материальных объектов и систем отсчётов. Иными словами, было теоретически предсказано (а затем экспериментально доказано), что при околосветовых скоростях движения материальных тел (не излучений) размеры и массы тел, а главное - скорость течения Времени изменяется по сравнению с теми, что имели место в покоящейся системе.
Философия времени
* * *
Проблема Времени всегда интересовала философию и тема Времени, безусловно, является одной из основополагающих в философии. Можно сказать, что Время вообще одно из основ буквально всех бытовых и научных представлений об окружающем мире, о Вселенной и даже о самом себе. Нельзя также отождествлять философские представления о Пространстве и Времени с физическими теориями Пространства и Времени. На современном уровне наших знаний принято разграничивать следующие понятия времени:
- реальное (физическое) Время; - перцептуальное время (условие существования и смены наших ощущений, присущие субъекту формы чувственности); - концептуальное Время (абстрактно-математические структуры, способные моделировать пространственно-временные отношения); - топологическое Время (физические структуры, моделирующие свойства всех временных измерений).
Кроме того, различают метрические (связанные с измерением) и топологические (сохраняющиеся при любых взаимно однозначных и непрерывных преобразованиях объекта) свойства Времени.
Так или иначе, взгляды учёных на Время оказывают сильное воздействие на развитие представлений обо всех других физических и философских понятиях, и - наоборот... Философы рассматривают Время неотрывно от понятий Пространства и Движения, а также пытаются проследить отношения Времени к материи, т.е. понять насколько Время является реально существующим (или это - чистая абстракция, существующая у нас в сознании). Физики же при описании свойств Времени чаще всего говорят о понятиях Энтропии Вселенной, о Мерности Пространства, о заряде и спине элементарных частиц, об электромагнитных полях.
Что такое Время? Правильней было бы начать отвечать на этот вопрос известным изречением Блаженного Августина. (354-430 гг. до н.э.):
"Я прекрасно знаю, что такое время, пока не думаю об этом. Но стоит задуматься - и вот я уже не знаю, что такое время!"
Цитата хороша не столько тем, что показывает остроту ума древнего философа, сколько тем, что очень чётко отражает и наше современное положение в деле изучения такого всем хорошо знакомого с детства понятия как Время. Действительно, современные учёные усиленно занимаются изучением физики Времени, но чем больше они задумываются, тем... больше знаков вопроса возникает перед нами!.. Но не будем забегать вперёд, вернёмся в те времена, когда прерогатива изучения Времени была только у философов, и даже ещё раньше - в те времена, когда человек впервые задумался о смене дня и ночи и о причинах собственного старения...
"Время" - первоначально это слово, вероятно, могло обозначать какие-то обобщающие впечатления о переменах, длительности, повторяемости или цикличности. И только много позже оно стало означать собственно время. В "Толковом словаре живого великорусского языка" В.И.Даля "время", кроме привычных нам, имеет ещё такие значения, как "погода, состояние воздуха", а также "счастье, земное благоденствие, благосостояние" (даже слово "временщик" раньше имело совсем иной смысл). И не только в русском, но и в некоторых других языках одно и тоже слово имело значения и "время" и "погода", например, в чешском "время" - "сas" (час), погода - "pocasi" (почаси), в русском "погода" имеет корень "год". Эти далеко не полные сведения говорят о том, что наши далёкие предки ощущали связь между понятием времени и постоянной повторяемостью природных условий. Видимо, регулярное изменение погоды служило для них очевидным и наглядным проявлением того, что в жизни постоянно что-то меняется. И непосредственным предшественником русского "времени" было древнерусское "время" или "вертмя".
И лишь значительно позже, примерно в первом тысячелетии до нашей эры, люди наконец стали понимать, что время - это нечто большее, чем просто погода. И хотя погода всё ещё оказывала сильнейшее воздействие на все стороны жизни и быта пралюдей, тем не менее в какой-то момент люди поняли, что процессы старения не зависят (или почти не зависят) от погоды. Как оказалось, и старение (людей, вещей), и погода сами оказались зависимыми от чего-то более могущественного и (как казалось) постоянного. Примерно так-же и "погода" зависит от "времени года"... Именно это представление о Времени закрепилось как базовое: "Время - форма последовательной смены явлений и состояния материи" (определение взято из последнего издания Большой Советской Энциклопедии)...
Удивительно, как сильно понятия пространства, времени и движения связаны в наших представлениях. Не всегда осознанно, никогда специально, но они тесно переплетены и фактически не существуют отдельно друг от друга. Интуитивно это человек ощущал, вероятно, с тех пор, как стал разумным, а сформулировал и обрисовал - уже в Древнем Мире. Пожалуй, самый яркий пример этому определение механического движения, данное древними философами.
Существование движения - факт вроде бы очевидный. Но - не для древнегреческого основателя элейской школы Парменида. Если сейчас мысли этого философа вызывают недоумение, то у его современников - иронию и возмущение. Идеи Парменида развил его ученик - Зенон, чтобы защитить учителя и заставить современников сомневаться в своих умственных способностях, он создаёт свои знаменитые апории, среди которых самая известная - "Стрела". Она ставит очень простой вопрос: движется ли летящая стрела? В каждый момент времени стрела находится в определённом месте, иными словами, покоится в нём. Но при этом она всё-таки движется и может долететь до цели! Так движется стрела или покоится? Продолжив логически рассуждения, можно спросить, есть ли движение, или оно принципиально не существует? Есть ли время, наконец?!
Нельзя дать однозначный ответ на эти вопросы. Обычная логика не позволяет разрешить этот парадокс ( именно такое значение имеет греческое слово "апория"). Можно называть апории ненужным умствованием, можно докапываться до смысла выражения "момент времени". Проблема, которую обозначил Зенон этой апорией, остаётся, теперь, через 2500 лет после Парменида, она носит название проблемы поиска кванта Времени...
Впрочем, кванты Времени искали далеко не все, древние натурфилософы Демокрит, Эпикур и их последователи вплоть до ХХ века считали Время протекающим неразрывно и равномерно. Время в представлениях Аристотеля также непрерывно (т.е. неквантовано). Но чтобы делить время на равные части, необходимо движение, которое делится на одинаковые циклы. Таково, например, повторяющееся круговое движение, которое служит естественной мерой времени. Аристотель подчёркивал, что "движение измеряют простым и наиболее быстрым движением... поэтому в учении о небесных светилах... в основу кладётся равномерное и наиболее быстрое движение - движение неба, и по нему судят обо всех остальных..."
Модель космоса Аристотеля включала в себя 56 сфер. При этом движение планет по своим свойствам отличалось от движения, возможного на Земле. Пространство космоса было иным, чем пространство земной поверхности. Надлунный мир, полный совершенных движений (и свойств времени), был совершенно непохож на наш земной (подлунный) мир. Говоря современным языком, земное Время резко отличается от космического Времени!..
Сложно сказать, почему, но такое разделение мира на надлунный и подлунный надолго сохранилось в науке (и до сих пор встречается в поэзии). Возможно, причиной этого был непререкаемый авторитет Аристотеля, а может быть, свойственное людям представление, что хорошо там, где нас нет. Так или иначе, подобное разделение держалось в науке вплоть до Галилея (двадцать веков!). Теория движения, созданная Аристотелем, так же как и модель движения небесных тел Птоломея, неплохо объясняла возможные физические ситуации. Представление о космосе, созданное этими двумя мыслителями, считалось "правильным" 14 веков. И хотя геоцентричная система не выдержала проверку временем, тем не менее, разделение Пространства-Времени, точнее, его свойств, на Земные и Космические в некоторой степени сохранилось до сих пор. Здесь, на нашей планете скорость течения Времени практически неизменна, чего нельзя сказать о Космосе с его чёрными дырами и космическими скоростями. Ниже будет показано, что подобные представления о Земле как о заповеднике Времени, в корне оказались неверными, и на Земле имеется целый ряд мест с так называемым аномальным ходом течения Времени, что и было подтверждено целым рядом экспериментов в последние годы...
За прошедшие века несмотря на возросший интерес ко Времени, как к объекту физического исследования, так и не было получено удовлетворяющего всех определения Времени. Одни философы, такие как Беркли, Юм, Мах, понимали под Временем некую форму индивидуального сознания, последователи Канта рассматривали Время как априорную форму чувственного содержания, сторонники Гегеля не без оснований полагали, что Время есть элемент абсолютного духа... Философы-идеалисты отрицали зависимость Времени от материи, материалисты же были против постановки знака равенства между Временем и формами индивидуального сознания. Тем самым материалисты подчёркивали объективный характер Времени и его неотделимость от материи. Однако философское осмысление проблемы резко тормозилось скромными познаниями физики о свойствах Времени, очень долго никто из учёных не мог "пощупать" Время, поэтому разрешение многовекового спора затянулось на века. Одно расплывчатое определение сменяло другое, пока наконец их место не заняло новое: "Время одно из основных форм существования материи, выражающее последовательность существования сменяющих друг друга событий".
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ УЧЕНЫХ О ВРЕМЕНИ
Впечатление движущегося, текущего, проходящего всегда в одном направлении времени фундаментально для опыта человека западной культуры. Физика делает различие между прошлым и будущим. Наш ум различает ещё и настоящее. Прошлое можно вспоминать, будущее можно планировать, но живём и действуем мы теперь. Момент настоящего - момент нашего доступа к событиям во Вселенной. Но что же такое "теперь"? Оно есть в философии, его фактически нет в физике. Не получается не только определить этот момент, но даже описать его на языке этой науки. Если считать, что "теперь" - это отдельный момент времени, то возникает вопрос "какой именно момент?" Ведь каждый момент становится "теперь", когда он "наступает". Но стоит этому случится, как "наступившее" "теперь" становится "прошлым".
Попадая в такой тупик, физика оказывается неспособной продвинуться в толковании понятия настоящего. Правда, специальная теория относительности (СТО) пытается несколько прояснить ситуацию: для всех точек пространства нет единого, общего настоящего момента. Событиям, происходящим на расстояниях, не связанных световым сигналом, нельзя приписать жёсткого хронологического порядка, одинакового для всех наблюдателей. Таким образом, одна из характерных черт, которая приписывалась "теперь", предполагавшая, что все люди испытывают одно и то же "теперь", оказывается неоправданным обобщением. Даже слушая прямые трансляции радиослушатели, находящиеся на разном удалении от радиостанции, мы воспринимаем сигналы далеко не одновременно. Всеобщего "теперь", говорит СТО, не существует, оно индивидуально.
Неужели разделение Времени на прошлое, настоящее и будущее следует искать лишь в нашем сознании, а не в физическом мире? Ведь "теперь" в сознании (и языке) постоянно движется из прошлого в будущее. Так что же, движение Времени и его направление - только особенности нашего сознания? Впрочем, позже мы вернемся к теме настоящего...
Эйнштейн действительно вернул в физику Время, соединив его с пространством, изменив при этом концепцию Времени у Ньютона. Однако незадолго до смерти Эйнштейн писал, что потерпел в своей жизни два поражения в браке и не нашёл единомышленников, за исключением Ньютона. Но ведь в динамике Ньютона Время внешний параметр, у него нет выделенного направления. До конца жизни Ньютон считал Время иллюзией, не учитывая его в своих уравнениях, тем не менее он ...старел так же, как и все!
Лишь в последние десятилетия в науке начали возникать теории, по-иному оценивающие ход Времени. Время оказывается связанным со степенью сложности системы. Например, в системе, которой является маятник, нет места оси Времени. Но это не значит, что также обстоит дело во Вселенной, что там тоже нет места измерению Времени. Маятник - очень простая система. Когда мы думаем о сложных системах, то, как правило, имеем в виду биологические системы или человека. Но это не единственный вариант сложных систем. Самое важное в них - способность к самоорганизации, повышению своей степени сложности. (Причём сложные системы способны к этому без внешнего вмешательства).
Эволюция и течение Времени оказываются сильно связаны между собой. Вряд ли можно указать, что из них является причиной, а что - следствием. Новые теории - ещё не решение проблемы хода Времени, а лишь новый подход к ней. Главные работы в этой области принадлежат швейцарскому учёному, лауреату Нобелевской премии Илье Пригожину. Один из главных аспектов его теории состоит в том, что она позволяет определить на основе физики и химии, чем вызвана направленность Времени. Кроме этого, она позволяет по-иному взглянуть и на материю. В свете теории Пригожина материя становится более динамичной, "синергетичной", способной к самоорганизации (в некотором смысле - к рождению из ничего!). Понятия прошлого, настоящего и будущего Времени перестают быть только языковыми конструкциями. Они обусловлены физической природой мира, в котором нам довелось жить. Это открытие влечёт за собой новое понимание старых проблем Пространства, Времени, Движения, а в конечном итоге и проблемы места человека во Вселенной. Так будет ли создана новая, отличающаяся от эйнштейновской научная картина мира? И найдётся ли в ней наконец место времени и человеку?
Чрезвычайно важной характеристикой Времени является его направленность от Настоящего к Будущему (свойство "Стрелы времени"). Эта проблема и в физике, и в философии наименее изучена. В физике иногда прибегают к понятию обратимости, обращения (инверсии) Времени. Так, например, американский физик Р.Фейнман предложил оригинальную интерпретацию состояний с отрицательной энергией в теории электронов Дирака, которая заключается в следующем: "...состояния с отрицательной энергией рассматриваются как состояния, в которых движение электронов носит попятный характер во времени... так что попятно движущийся электрон подобен позитрону, движущемуся в обычном направлении". Советский физик А.А.Соколов, проводя анализ явления несохранения четности при слабых взаимодействиях, также прибегает к понятию обращения Времени.
Интерес представляют также подходы А.Грюнбаума, Дж.Уитроу, Я.Зельдовича и И.Новикова к проблеме асимметрии времени. Так, например, Я.Зельдович и И.Новиков считают принципиально неправильными "попытки связать направление времени только с теми или иными конкретными и сложными явлениями. Различие между Прошлым и Будущим существует в любом процессе, в том числе и в системе, состоящей из двух частиц... В качестве возражения последнему утверждению обычно выдвигают обратимость законов - возможность замены "t" на "-t" в уравнениях. Однако для решения связанных со Временем уравнений нужно, кроме уравнений, задать начальные условия. В теории, в которой рассматривается поле (для определённости электромагнитное), мы вынуждены задавать условие излучения, которое несимметрично относительно Прошлого и Будущего..." Ниже мы вернёмся к проблеме инверсии, но уже рассмотрим её с учётом последних экспериментальных данных и с точки зрения перспектив применения знаний о Времени...
Развитие материи приводит к возникновению её новых видов, а также новых свойств форм её существования - Пространства и Времени, которые обладают как общими свойствами (формы существования материи), так и особенными, определёнными законами развития данного вида материи. Внутренние противоречия материи находят своё проявление и во внутренней противоречивости Пространства и Времени. Они по своей природе бесконечны и конечны. Бесконечность Пространства складывается из конечных протяжённостей отдельных материальных объектов, а бесконечность Времени - из конечной длительности отдельных материальных процессов.
Пространство и Время представляют единство прерывности и непрерывности. Противоречивость Пространства связана с наличием его протяжённости и структурности, противоречивость Времени - с бесконечной длительностью и сменой моментов. Протяжённость и длительность - суть формы выражения непрерывности, а структурность и её моменты - прерывности. Конечная протяжённость предметов создаёт прерывность в непрерывном Пространстве. Начало и конец процесса вносят прерывность и в непрерывный ход Времени.
Диалектико-материалистическое понимание сущности Пространства и Времени и их соотношения с материей и движением, как это было показано выше, заключается в признании того, что Пространство и Время являются основными объективно-реальными формами бытия движущейся материи, что они обусловлены в своих свойствах движущейся материей и в то же время обладают своими специфическими чертами. Всякое нарушение этих соотношений материи, движения, Пространства и Времени, по мнению современных философов материализма, неизбежно приводит к идеалистическому и метафизическому искажению всей проблемы. Так, известный критик диалектического материализма иезуит Густав Веттер пишет: "Главной ошибкой учения диалектического материализма о пространстве и времени является то, что... в основе его лежит та же материалистическая предпосылка о материальности всякого бытия". Откажитесь от диалектико-материалистического решения основного вопроса философии, призывает Веттер, и тогда учение о Пространстве и Времени можно будет "согласовать" с теософскими учениями. Для этого он даже пытается сблизить марксистскую философию с неотомизмом: "В основе своей воззрение диалектического материализма на пространство и время совпадает с воззрением схоластики, для которой Пространство и Время есть мысленные предметы с вещественной основой (ens rations cum fundamento in res), содержащие в себе, следовательно объективное и субъективное. Объективная сторона, вещественная основа понятия Пространства есть протяжённые материальные предметы; понятия Времени - последовательность состояний предметов. Эти понятия являются субъективными, мысленными предметами, поскольку мы воспринимаем, вернее, представляем пространственное развёртывание и временное чередование как что-то существующее само по себе и от вещей независимое".
В.И.Ленин подчёркивал, что человеческие представления и понятия о Пространстве и Времени абсолютны и относительны одновременно. Их абсолютность связана с признанием объективной реальности Пространства и Времени как основных форм существования движущейся материи, а их относительность выражается в том, что человеческие представления о Пространстве и Времени историчны, неполны, изменчивы, зависят от естественнонаучных данных о свойствах Пространства и Времени. Нелишне добавить, что наши представления о Пространстве и Времени постоянно изменяются, особенно в настоящее время в связи с достижениями науки.
Академик В.А.Фок писал: "К научному, физическому понятию пространства и времени можно подойти, выделив путём абстракции в соотношениях между событиями материального мира пространственно-временную сторону". Первые научные понятия Пространства и Времени мы находим в классической физике.
В ньютоновской механике Пространство и Время рассматриваются как объективные формы существования материи, но в отрыве друг от друга и от движения материальных тел. Ньютон полагал, что тела и их движение не оказывают никакого влияния на течение Времени и на свойства Пространства. Такая точка зрения на Пространство и Время ведёт к признанию возможности мгновенной передачи взаимодействия между телами, к мысли о том, что любое явление может быть причиной любого другого, независимо от пространственного и временного интервала между ними. В привычных нам условиях нашего Пространства-Времени реальное взаимодействие тел не может передаваться мгновенно. Оно может передаваться только от одного объекта к другому за определённый промежуток времени и в определённом пространственном интервале. Поэтому признание возможности мгновенной передачи взаимодействия между телами, вытекающее из признания безотносительности Пространства и Времени к движению тел, являлось серьёзным методологическим затруднением в классической механике и преодоление этой трудности связано с созданием теории относительности.
Как известно, СТО покоится на двух постулатах:
- постоянство скорости света в вакууме;
- во всех инерциальных системах координат законы природы находятся в согласии. Это положение именуется в некоторых источниках "специальным принципом относительности".
Теория относительности показала ограниченность взгляда классической механики на Пространство и Время как на абсолютные, не связанные друг с другом и с движением материальных тел, показала, что абсолютного пространства в смысле безотносительности к движению материальных тел не существует. Тем самым она подтвердила и конкретизировала положение диалектического материализма о Пространстве и Времени как о формах существования движущейся материи, о связи их определенных свойств друг с другом.
Вокруг теории относительности с момента её возникновения идёт острая борьба между материализмом и идеализмом. Идеалисты при этом проводят мысль о непознаваемости мира, о субъективности научного знания, торжестве духа над материей. Так, например, английский философ Уилдон Кэр утверждает, что "до сего времени было трудно найти место для духа в объективной системе природы. Но когда реальность берётся как определённое число, что принуждает нас делать теория относительности, тогда наблюдатель неотделим от того, что он наблюдает, а дух - от своего объекта. Следовательно, более не оспаривается первенство духа над материей".
Подобные утверждения часто встречаются как в работах философов-идеалистов, так и в трудах некоторых физиков. В свою очередь, в критике идеалистических выводов из теории относительности принимает участие ленинский анализ диалектики понятий "абсолютное" и "относительное". Абсолютной в физике называется такая физическая величина, которая не зависит от системы отсчёта, а относительной - такая, которая зависит от неё. Идеалисты, по мнению материалистов, заменяют философское (диалектико-материалистическое) содержание понятий "абсолютное" и "относительное" физическим и утверждают, что поскольку координаты частицы, её скорость всегда останутся сугубо относительными величинами (в физическом смысле!), т.е. они никогда не превратятся даже приближенно в абсолютные величины, то они якобы никогда не смогут даже приблизительно отражать абсолютную истину (в философском смысле). По материалистическим же понятиям, координата и скорость, совершенно не обладая абсолютным характером (в физическом смысле), являются средствами приближения к абсолютной истине в марксистском смысле.
СТО устанавливает относительный характер Пространства и Времени (в физическом смысле), современные же идеалисты истолковывают это как отрицание СТО объективного характера Пространства и Времени. Относительный характер одновременности и последовательности, вытекающий из относительности Времени, идеалисты пытаются использовать для отрицания необходимого характера причинной связи. В диалектико-материалистическом понимании и классические представления СТО есть относительные истины, включающие в себя элементы абсолютной истины. Утверждая абсолютный (в физическом смысле) характер пространственного и временного интервала СТО также показала момент абсолютного (в философском смысле), который заключается во Времени и Пространстве как формах существования движущейся материи. Утверждая постоянный универсальный характер скорости света в вакууме, СТО вскрыла конкретный характер связи Пространства и Времени с движением. Считая, что скорость света есть предельная скорость передачи взаимодействия (что сейчас под вопросом), она показывала, что причинная связь между явлениями не может осуществляться вне зависимости от определённой координации этих явлений в Пространстве и Времени. Только те явления могут быть причинно связаны, которые находятся в определённой временной и пространственной зависимости. Мерой этой зависимости является скорость света в вакууме. Два события могут быть причинно связаны только в том случае, если луч света за промежуток времени между этими событиями проходит расстояние большее, чем расстояние между этими событиями, или, по крайней мере, равное ему. В противном случае эти события не могут быть причинно связанными в силу больших расстояний и малых промежутков времени. Причинная связь могла бы иметь в этом случае место, если бы перенос взаимодействия между телами осуществлялся мгновенно; иными словами, если бы материальные процессы не координировались в Пространстве и Времени. Позже вопрос взаимозависимости Времени и причинно-следственных рассмотрел и развил советский физик-астроном Н.А.Козырев, о котором стоит упомянуть отдельно...
Однако, вернёмся к СТО. Также она вскрыла конкретные количественные закономерности, которые связывают изменения отдельно взятых пространственных и временных масштабов физических явлений со скоростью относительного движения соответствующих материальных объектов и систем отсчётов. Иными словами, было теоретически предсказано (а затем экспериментально доказано), что при околосветовых скоростях движения материальных тел (не излучений) размеры и массы тел, а главное - скорость течения Времени изменяется по сравнению с теми, что имели место в покоящейся системе.