3.3. Концепции пространства и времени

Принято выделять четыре основных концепции в понимании природы пространства и времени, которые образуют две пары: субстанциальная и реляционная, статическая и динамическая. Следует сразу отметить, что последние две концепции относятся только ко времени, и не имеют никакого отношения к пространству.

Согласно субстанциальной концепции, пространство и время – две независимые друг от друга и от материи субстанции⁶. Таких взглядов придерживался еще Демокрит (470 – 370) – основоположник античного атомизма и материализма. Но наиболее последовательно эту позицию выразил Исаак Ньютон (1643 – 1727). Дадим слово самому автору «Математических начал натуральной философии»: «Время, пространство, место и движение составляют понятия общеизвестные. Однако необходимо заметить, -- пишет Ньютон, -- что эти понятия обыкновенно относятся к тому, что постигается нашими чувствами. Отсюда происходят некоторые неправильные суждения, для устранения которых необходимо вышеприведенные понятия разделить на абсолютные и относительные, истинные и кажущиеся, математические и обыденные.

I. Абсолютное, истинное, математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью.

Относительное, кажущееся, или обыденное, время есть или точная, или изменчивая, постигаемая чувствами, внешняя, совершаемая при посредстве какого-либо движения мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как-то: час, день, месяц, год.

II. Абсолютное пространство по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным.

Относительное [пространство] есть его мера или какая-либо ограниченная подвижная часть, которая определяется нашими чувствами по положению его относительно некоторых тел и которое в обыденной жизни принимается за пространство неподвижное: так, например, протяжение пространств подземного воздуха или надземного, определяемых по их положению относительно Земли…».

Таким образом, согласно Ньютону, что бы ни происходило, время течёт всегда равномерно, а пространство всегда остается неподвижным и одинаковым. Лишь в нашем «жизненном мире» время может течь то быстрее, то медленнее, а пространство меняться, преображаться, тогда как в мире «по истине» время течет одинаково, а пространство не меняется. Иными словами, главное в концепции Ньютона – это признание самодостаточности, независимости от материи и друг от друга пространства и времени.

Субстанциальная концепция господствовала в философии и науке вплоть до начала 20-го века, хотя не все её поддерживали. И только теория относительности (как специальная, так и общая) не просто поколебала эту концепцию, а показала её несостоятельность по сравнению с противоположной позицией, получившей наименование реляционной концепции (от лат. relātīvus -- относительный)⁷ пространства и времени.

Однако отнюдь не Эйнштейн был первым сторонником этой концепции. По-видимому, таковым следует считать древнеримского философа и поэта, материалиста и сторонника эпикуреизма, автора замечательной поэмы «О природе вещей» Тита Лукреция Кара (99 – 55 до н.э.), у которого находим следующие вдохновенные строки:

Также и времени нет самого по себе, но предметы

Сами ведут к ощущенью того, что в веках совершилось,

Что происходит теперь и что воспоследует после.

И неизбежно признать, что никем наблюдаться не может

Время само по себе вне движения тел и покоя.

Другим сторонником реляционной концепции был Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646 – 1716), который, что интересно, был лично знаком с Петром I и по его просьбе разработал проекты развития образования и государственного управления в России. Полемизируя на склоне лет с английским философом Сэмюэлем Кларком, ревностным ньютонианцем, Лейбниц доказывает, что нет никаких оснований для того, чтобы верить в возможность пустого пространства, пространства самого по себе⁸. Позиция самого Лейбница выражена в следующих словах: «Я вовсе не говорю, что материя и пространство – одно и то же, а лишь утверждаю, что без материи нет и пространства и что пространство само по себе не представляет собой абсолютной реальности. Пространство и материя отличаются друг от друга так же, как время и движение: оба они хотя и различны, но всё же неразделимы». В другой работе Лейбниц даёт очень краткое, но также вполне реляционное определение пространства как «возможного расположения тел», соответственно, время им трактуется как «ряд изменений». Получается, что Лейбниц признаёт неразрывность, с одной стороны, пространства и материи, и, с другой стороны, времени и движения, но вот признания единства пространства и времени мы не встретим, и в этом отличие его взглядов от точки зрения Эйнштейна и современного естествознания.

Что касается теории относительности, то её философское значение общеизвестно. Когда Эйнштейна попросила объяснить в чём состоит новизна его теории, но так, чтобы это было понятно даже пятилетнему ребёнку, он ответил: «До меня считали, что если из пространства и времени убрать все тела, то сами пространство и время останутся. Я же доказал, что если мы уберём всю материю из пространства и времени, то тогда исчезнут вместе с ними и пространство, и время». Иными словами, суть реляционного понимания пространства и времени состоит в том, что они трактуются как отношения между материальными телами и процессами, как формы их существования и координации, как неразрывно связанные и зависящие от материи и движения.

Заслуга Эйнштейна как раз и состояла в том, что он, в отличие от Лейбница, сумел показать, как именно связаны пространство и время друг с другом и с движущейся материей, и дать этой связи количественное математическое выражение.

Специальная теория относительности показала, что, во-первых, коль скорость света – предельная для любого материального взаимодействия, то не может быть одновременности в абсолютном смысле, не может быть часов, отсчитывающих единое вселенское время. Как подчеркивает А.Г. Спиркин, «одного и того же мгновения для всего мира не может быть. В мире нет единственного «сейчас», разделяющего все прошлые события и события будущего. Каждая система имеет своё «сейчас», свое прошлое и будущее». Во-вторых, количественные характеристики пространства и времени изменяются в зависимости от относительной скорости движения тел, а именно: при околосветовых скоростях время относительно покоящегося наблюдателя замедляется⁹, а пространственные размеры тел относительно сокращаются (во столько же раз), при этом также с ростом скорости движения тела растёт и его масса¹⁰.

Общая теория относительности связала гравитацию и геометрию пространства-времени: вблизи тяготеющих масс происходит искривление пространства (его отклонение от евклидовой метрики) и замедление хода времени.

Все эти эффекты получили не только теоретическое обоснование, но и были подтверждены в экспериментах и наблюдениях. Например, в одном из таких опытов на самолете и на земле установили и синхронизировали одинаковые сверхточные атомные часы, затем самолёт поднялся в воздух и на сверхзвуковой скорости совершил полёт вокруг Земли (разумеется, с дозаправками в воздухе) и приземлился на том же аэродроме, откуда стартовал. При сравнении времени на обоих часах выяснилось, что часы на самолёте стали отставать именно настолько, насколько предсказала теория относительности. Иными словами, время на самолёте шло медленнее, чем на Земле. Такую же природу имеет и известный парадокс космических близнецов, когда один из них летит в космос, а другой остаётся на Земле. Через 50 земных лет первый близнец возвращается зрелым мужчиной и застаёт своего брата дряхлым стариком, поскольку время для них текло по-разному.

Из приведённых ниже формул вытекает, что при достижении скорости света масса покоя тела достигает бесконечности, поэтому ни одно тело, имеющее массу покоя, не может двигаться со световой скоростью, с такой скоростью могут двигаться только фотоны, не имеющие массы покоя. Размеры такого «светостремительного» тела сокращаются до нуля, а время останавливается, поэтому фотоны, движущиеся со скоростью света, прозвали «вечно молодыми частицами».

Интересные явления происходят, согласно ОТО, вблизи чёрных дыр, которые создают вокруг себя гигантское поле тяготения. Вблизи черной дыры время течет медленнее, чем вдали от нее. Если удаленный наблюдатель бросит в сторону черной дыры зажженный фонарь, то увидит, как фонарь будет падать все быстрее и быстрее, но затем, приближаясь к поверхности Шварцшильда, он начнет замедляться, а его свет будет тускнеть и краснеть (поскольку замедлится темп колебания всех его атомов и молекул).С точки зрения далекого наблюдателя, фонарь практически остановится и станет невидим, так и не сумев пересечь поверхность черной дыры.Но если бы наблюдатель сам прыгнул вместе с фонарем, то он за короткое время пересек бы поверхность Шварцшильда¹¹ и упал к центру черной дыры, будучи при этом, к сожалению, разорван ее мощными приливными силами.

Что касается двух других концепций, статической и динамической, то они, как отмечалось выше, относятся только ко времени. С точки зрения современной науки, особенно таких её разделов, как неравновесная термодинамика, теория диссипативных структур, синергетика, права и адекватна именно динамическая концепция, с которой мы и начнём исследование тайны времени.

Как пишет Ю.Б. Молчанов, «согласно динамической концепции, реально существуют только события настоящего времени; события прошлого уже реально не существуют, а события будущего ещё реально не существуют». Эта концепция подтверждается как нашим обыденным опытом, в котором мы не наблюдаем путешествий во времени, так и данными современной термодинамики, полагающей время необратимым. Дело в том, что законы классической механики как бы «игнорировали» фактор времени – её законы были инвариантны относительно стрелы времени, а потому не запрещали обращение времени вспять. Иное дело законы современной неравновесной термодинамики! Из них однозначно вытекает необратимость времени. Кроме того, этого означает, что мир принципиально непредсказуем. Классическая наука, в лице, например, того же П.С. Лапласа, верила в абсолютную предсказуемость мира, его предопределённость, предзаданность, наподобие того, как мы можем точно предсказывать солнечные и лунные затмения на тысячи лет вперёд. Современная постнеклассическая наука считает мир принципиально непредсказуемым, а будущее непредопределённым. И в этом суть динамической концепции – будущего ещё нет, есть только «веер возможностей», а какая из них реализуется, зависит от случайных факторов, в том числе и от человеческой активности.

Вторая концепция этой пары – статическая, -- имеет существенно более экзотический характер. Согласно этой модели, «события прошлого, настоящего и будущего существуют реально и в известном смысле одновременно, а становление, исчезновение материальных объектов – это иллюзия, возникающая в момент осознания того или иного изменения». Подобных взглядов, как мы помним, придерживалась и традиционныя индийская философия и мифология, считавшая время, изменение – иллюзией чувственного мира, своего рода низшим измерением, несовершенной проекцией истинного бытия, находящегося над временем, в Вечности. Примерно то же самое утверждали элеаты, Парменид и Зенон, доказывая иллюзорность любого изменения, а, значит, и времени тоже.

Привлекательность этой концепции в том, что она допускает возможность путешествия во времени и создания «машины времени», раз и будущее, и прошлое в настоящий момент где-то существуют, в ином измерении, надо только туда суметь попасть. Представить наглядно мир с точки зрения такой концепции очень легко, например, стоит только вспомнить содержание фильмов «Гостья из будущего» или «Терминатор» (или «Назад в будущее»), или романа А. Азимова «Конец вечности».

Из этой концепции вытекает наличие Вечности как надвременной реальности, находясь в которой можно обозревать и минувшее и грядущее подобно тому, как если бы мы вместо последовательно просмотра кинофильма развернули бы плёнку, чтобы одновременно лицезреть и начало, и середину, и конец фильма. Именно такой вариант мироустройства обыгрывает А. Азимов в вышеупомянутом романе, в котором герои через «лифт» Вечности отправляются в прошлое, чтобы внести небольшие изменения, которые затем приведут к лучшему будущему (например, направят развитие общества по иным рельсам, на которых не будет войн и иных катаклизмов).

При всей своей привлекательности (как заманчиво съездить в будущее или в прошлое!) эта концепция, как ни странно, лишает человека свободы, ведь прошлое, настоящее и будущее уже есть, они уже свершились и никогда не изменятся. Эта концепция близка воззрениям на судьбу как на рок, фатум, т.е. как на нечто неотвратимое. Но нельзя ли совместить две концепции, найти своего рода золотую середину? Именно её мы встречаем и в «Терминаторе», и у Азимова! Будущее уже есть, но оно не предопределено, его можно изменить, меняя настоящее (или прошлое), сделать более лучшим, гармоничным, радостным. Иными словами, будущее не едино, а многовариантно, и от нас зависит, какой вариант мы выберем.

Но есть ли какие-то факты, свидетельствующие в пользу статической концепции? По-видимому, подтверждением этой концепции должны считаться все факты ясновидения, верных предсказаний и пророчеств, которых история знает немало, начиная с Дельфийского оракула, который «никогда не ошибался», Иисуса Христа, предсказавшего скорое разрушение Иерусалимского храма, Нострадамуса и многих других. Примечательно, что многие из пророчеств сбылись, но многие и не сбылись. Например, Нострадамус верно предсказал начало 2-й мировой войны, крушение советской власти, которая продержится «73 года, 7 месяцев и 7 дней», но ошибся с прогнозом на 1999 год, когда якобы должен был сойти с неба какой-то царь, но так ничего и не произошло. О чём это говорит? О том, что будущее в каких-то аспектах предопределено, в каких-то – нет, т.е. правильна именно срединная, совмещающая и динамическую., и статическую, концепция времени.

Теперь от концепций перейдём к рассмотрению видов пространства и времени и их свойств.