Пространство и время - формы существования движущейся материи

Поскольку пространство и время не обладают самостоятельным бытием, как таковые они не могут быть даны в ощущении,- в ощущении даны объекты (обладающие атрибутом действия), имеющие пространственно- -временные свойства. Поэтому объективность пространства и времени не означает их материальности в точном смысле последнего слова.

Из единства пространства, времени и движения материи следует недопустимость как (1) отрыва пространства и времени от движения материи (при этом материю станет невозможно рассматривать как системно организованную и способную к самодвижению, а пространству и времени будет приписано субстанциальное бытие), так и (2) отождествления пространства и времени с движущейся материей.

Эти крайности на деле (что характерно) тождественны. Ведь в случае (2) пространство и время рассматриваются как некие “виды материи” (рядом исследователей отстаивалась эта точка зрения), т.е. как обладающие предметным бытием (С-концепция). При этом (вспомним Зенона) придется искать некие иные пространство и время как формы существования “исходных”, уходя в “дурную” бесконечность...

Основные свойства пространства и времени.

При анализе этих вопросов необходимо учитывать не только то, что пространство и время неразрывно связаны с движением материи, но и наличие субординации между ними: “Движение есть сущность времени и пространства”. Приведем два соображения в пользу этого тезиса.

Во-первых, пространство и время - это стороны движения материи.

То, что свойства пространства (и времени) в определенных пределах не зависят от отдельных объектов (явлений) еще не означает, подчеркнем, что эти свойства вообще не зависят от материи.

Во-вторых, если бы частицы вещества, образующие тело, обладали только притяжением или только отталкиванием, тело не могло бы иметь конечной протяженности (в одном случае имея нулевые размеры, в другом - бесконечные)( На это указал И.Кант в “докритический” период своего творчества. Это еще раз подтверждает правильность положения, согласно которому ни один объект не может рассматриваться как носитель лишь какого-либо одного вида движения, взаимодействия.). Таким образом, протяженность (основной момент пространства) обусловлена характером движения, взаимодействия частиц материи, именно - единством присущих им отталкивания и притяжения. Ситуация с временем аналогична.

Поскольку сущность пространства и времени - это движение, постольку

·(а) наиболее существенные свойства пространства и времени - это проявление свойств движущейся материи;

·(в) понимание пространства и времени в главном определяется пониманием движения, взаимодействия.

К всеобщим свойствам пространства и времени как атрибутов материи прежде всего относятся: объективность, абсолютность (как универсальных форм бытия материи), необходимая связь друг с другом и с движением материи, неисчерпаемость, единство прерывного и непрерывного в структуре (на двух последних моментах далее мы остановимся).

Кратко рассмотрим, иллюстрируя тезис (а), проблему размерности пространства и времени.

Одномерность времени вытекает из его необратимости: преобразование симметрии в n-мерном пространстве эквивалентно преобразованию поворота в n+1-мерном пространстве, поэтому обратимое время было бы двумерным. Что касается необратимости времени, то она связана с несимметричным характером взаимодействий и необратимостью причинно- -следственных связей. Утверждать, как это иногда делается в учебной (и не только) литературе, что необратимость времени обусловлена необратимостью причинно-следственных связей, нельзя: само различение причины и следствия включает в качестве необходимого признака предшествование причины следствию во времени, т.е. предположение о необратимости времени. Здесь важно учитывать, что в обратимом времени было бы невозможно существование познающего субъекта. Дело в том, что последний имеет общественную сущность, но общение как ее основа в обратимом времени невозможно: сообщение, адресованное некоторому субъекту, воспринималось бы им как направленное от него.

Трехмерность макроскопического пространства обусловлена(Это было выяснено “докритическим” И.Кантом) кулоновым характером господствующего в нем взаимодействия. Действительно, пусть мы имеем материальную точку (заряд) m1, порождающую центрально-симметричное силовое поле, m2 в котором находится материальная точка (заряд) m2. R Очевидно (при допущении однородности и изотропности пространства), что F - , где F - сила взаимо- m1 S

действия частиц, а S - величина геометрического места точек, равно-

удаленных с m2 от m1 - центра поля. В двумерном, например, пространстве, поскольку S = 2 R, мы имели бы F - . Но по закону Кулона

F --. Этому соответствует S R2, что имеет место только в трехмерном пространстве. Отметим, что только в последнем, как показано современной теоретической физикой, возможно устойчивое существование атомов и планетных систем.

Поскольку размерность пространства определяется конкретным характером взаимодействия материальных объектов, нет оснований считать трехмерность пространства его универсальным свойством. В условиях, где доминируют взаимодействия, отличные от кулоновых (микрои мегамир), должна отличаться от трех и размерность пространства.

Очень важна и для философии, и для частнонаучного знания проблема пространственной бесконечности и вечности материального мира. Эта проблема очень сложна. Так, рассмотрение на современном уровне бесконечности пространства требует выделения его метрических и топологических свойств, анализа их обусловленности и так далее. Поэтому совсем кратко выделим следующее. Поскольку абсолютно изолированных объектов не существует (существовать - значит взаимодействовать), постольку всякий материальный объект - это элемент некоторой материальной системы. Но наряду с материей как единой и единственной субстанциальной основой мира вещей не существует ничего, что в каком-либо смысле могло ее ограничивать... Неисчерпаемость материи означает, подчеркнем, что пространственную бесконечность материального мира нельзя понимать как его “дурную” бесконечность. Что касается вечности материального мира, то решающим аргументом здесь является указание на несотворимость и неуничтожимость движущейся материи (нечто не возникает из ничего и не превращается в ничто).

В пользу тезиса (в) свидетельствует вся история познания пространства и времени. Рассмотрим кратко основные этапы этого процесса.

Изучение механического движения макротел (с нерелятивистскими скоростями) привело к созданию механики Ньютона, в рамках которой пространство - однородно и изотропно (ибо при любом переносе, пововороте в нем изолированной системы как целого ее механические свойства не меняются);

·бесконечно (тело сколь угодно долго сохраняет состояние равномерного движения при отсутствии взаимодействий);

·время - однородно (ибо закон сохранения энергии означает, что течение времени не меняет энергии изолированной системы);

·пространство и время не связаны друг с другом (ибо в механике Ньютона допускается существование бесконечной скорости передачи импульса, т.е. допускается существование вневременных процессов в пространстве).

Таким образом, рассмотрение движения как механического обусловило субстанциальное понимание пространства и времени как неких не связанных друг с другом и с движением материи ее вместилищ, “ящиков без стенок”. В рамках С-концепции пространства и времени, отметим, неразрешимы два, как минимум, вопроса: (1) что означает протяженность пустоты? (2) если пространство и время - условия всякого бытия, то каковы же тогда условия их собственного бытия?

Что касается механики Ньютона, то в ней была и специфическая трудность: закон тяготения необходимо (ввиду отсутствия понятия поля) совмещался с идеей дальнодействия, но почему же тогда сила тяготения зависит от расстояния, если между телами - пустота?

Тем не менее ньютоново понимание пространства и времени было основным в науке вплоть до создания теории относительности. Ведь без признания существования абсолютной пустоты, казалось, нельзя объяснить, в частности, отсутствие торможения в движении планет вокруг Солнца. Кроме того, понятия абсолютного пространства и абсолютного времени, не связанных с материей, играли важную роль в концептуальном каркасе классической механики. Дело в том, что законы Ньютона справедливы лишь для инерциальных систем отсчета. Но существуют ли такие системы? Ясно, что вполне инерциальной может быть лишь система отсчета, не подверженная возмущающему влиянию со стороны материальных объектов, т.е. система отсчета, связанная с чем-то, что существует независимо от материи. Функцию строго инерциальной системы отсчета и выполняли в механике Ньютона субстанциально понимаемые абсолютное пространство и абсолютное время.

Исследование электромагнитых взаимодействий привело в конечном счете к созданию теории относительности (СТО), в рамках которой пространство и время неразрывно связаны друг с другом, ибо предельный характер скорости света, ограничивающей скорость передачи взаимодействий, указывает на невозможность процессов в пространстве, не требующих времени; с движением материи, ибо протяженность и длительность имеют смысл (определенное численное значение) лишь при указании системы отсчета, связываемой с телом отсчета.

Подчеркнем, что в СТО поле приобретает существенно новый статус, становясь важнейшим компонентом физической реальности .

Таким образом, в современной науке нет места абсолютно пустым пространству и времени, а потому и С-пониманию их сущности. Отметим также, что в области явлений, изучаемой СТО, идеализация абсолютно твердого тела уже не является оправданной, вследствие чего СТО отказывается от нее введением постулата ограниченности скорости передачи взаимодействий, что находит выражение во введении четырехмерного пространственно-временного многообразия (элементом которого является событие), описывающегося псевдоэвклидовой геометрией.

В этом контексте в учебной (и не только) литературе иногда утверждается: “Теория относительности... 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”.

Первая часть этого утверждения бесспорна лишь в таком виде: на естественнонаучном уровне СТО “выявила глубокую связь между пространством и временем”. Ибо философия эту связь выявила и глубоко проанализировала задолго до СТО,- поэтому сводить дело к философским выводам из СТО (как в процитированном учебнике) неправомерно.Согласиться же с тем, что “в природе существует единое пространство-время, а отдельно пространство и отдельно время выступают как его своеобразные проекции”, нельзя. Эта идея Г.Минковского давно отвергнута современной наукой, как естествознанием (ее несостоятельность показал А.Эйнштейн), так и философией. Дело в том, что четырехмерное пространство-время - это концептуальное пространство- -время, на теоретическом уровне отражающее взаимоотношение реальных пространства и времени как качественно разных форм бытия материи. Исследование гравитационных взаимодействий привело к созданию общей теории относительности (ОТО), существенно обогатившей научные представления о движении материи и, соответственно, о пространстве и времени. ОТО доказала зависимость кривизны пространства от материи - источника гравитационного поля. Развитие космологии, в основе которого лежит главным образом ОТО, позволило поставить и в определенной мере решить ряд вопросов, касающихся структуры пространства и времени в наблюдаемой части Вселенной. Установлено, в частности, ее расширение. При этом для описания движения материальных объектов, изучаемого ОТО, потребовалось не только использовать геометрию Римана, но и учитывать ее изменение во времени. ОТО выявила также изменение временного ритма процессов в сильных полях тяготения.

Исследование движения микрообъектов (квантовая механика) привело к представлению о дискретности пространства и времени. Дело в том, что при понимании последних как непрерывных ряд наиболее содержательных физических величин (масса, заряд, энергия и др.), описывающих изучаемые квантовой механикой объекты, в ее уравнениях теряют физический смысл ввиду своей расходимости (бесконечности значений). Разрешить проблему удалось лишь введением “фундаментальной длины” - некоего минимального расстояния (Rmin), чем исключаются из рассмотрения взаимодействия на бесконечно малых расстояниях,- теория соответствует опыту лишь тогда, когда взаимодействия элементарных частиц учитываются в ней на расстояниях, не превышающих Rmin97. Дискретность пространства, ввиду существования предельной скорости передачи взаимодействий, влечет и дискретность времени.

Даже столь краткое рассмотрение показывает: развитие пространственно-временных представлений - результат углубления понимания движения, взаимодействия материальных объектов. Это свидетельствует в пользу тезиса “движение есть сущность времени и пространства”.

Домарксистское понятие материи

Итак, начнем с греков. Большинство из философов того далекого прошлого не интересовались пространством в чистом виде, обсуждение подобных проблем носило вспомогательный характер при анализе покоя и движения и вообще в метафизике. А это в свою очередь для греков неизбежно сводилось к вопросу о существовании пустоты или, мы бы сказали, «пустого пространства», не заполненного никакими телами. Причем люди уже тогда хорошо понимали, что воздух не есть настоящая пустота – это тоже тело (среда). Доводы сторонников существования пустоты в природе сводились к аргументу, что если бы в мире все места были заполнены, то тела не смогли бы двигаться, и это противоречит истинному положению дел. Этот довод был очень сильным и греки, в общем-то, ничего не смогли противопоставить ему по существу. Вывод, сделанный последователями Парменида, был неожиданным и парадоксальным, – движения нет. Не будем обсуждать мировоззрение и философию, следующее отсюда, сосредоточимся на самом утверждении. «Конечно, можно возразить, и, вероятно, это будет основательно, что движение никогда не может возникнуть в заполненном пространстве, но нельзя обоснованно утверждать, что оно там вовсе не может происходить».

Очень замечательны в этом отношении апории Зенона, ученика Парменида.  Мы вполне можем утверждать, что эти парадоксы касаются непосредственно свойств пространства и времени. Они настолько широко известны, что приводить их здесь смыслы не имеет, перейдем сразу же к анализу. Зенон старался показать при их помощи парадоксальность движения. Но для нас очень важно то, что пространственный отрезок Зенон считал возможным делить до бесконечности также как и рассматривать бесконечно близкие моменты времени. Таким образом, можно утверждать, что в античности пространство и время мыслились непрерывными, это один из важнейших для нас моментов, запомним это.

Современники Зенона были настолько поражены апориями, что конечно же старались найти какие-то объяснения. Здесь я упомяну интересное разрешение этих парадоксов, данное Демокритом. Вообще последовательная позиция  этого атомиста заслуживает уважения, ведь он считал «зернистым» не только вещество, но и время,  и пространством. Довод Демокрита состоял в том, что пространство дискретно, и для тела возможно лишь определенное счетное множество положений. Поясняя эту мысль, скажу, что пространство представлялось ему как бы разлинованным на клеточки, и атомы могут находиться только в определенных клетках, а с одного место в соседние перемещаться скачкообразно. Долгое время казавшаяся оригинальной, но не имеющей никакого отношения к действительности, эта точка зрения вновь привлекла к себе внимание лишь сейчас в связи с гипотезами относительно теории  квантовой гравитации. Недавно некоторые авторы, к которым относится и известный советский физик Блохинцев, делали попытки проанализировать модель дискретного пространства-времени. Квант пространства при этом равнялся невообразимо малой величине 10-33 см, а квант времени 10-43 сек. Хотя и нельзя сказать, что такой подход сейчас считается перспективным, но столь неожиданные параллели между античными идеями и современными физическими парадигмами весьма замечательны. Во избежание недоразумений поясню, что сейчас уже речь, конечно, не идет о преодолении классических апорий, причина введения дискретного пространства состоит в другом.

Позже греки отчетливо разделяли материю и пространство, как вместилище всех вещей, наиболее четко такая позиция сформулирована у Аристотеля: «Утверждающие существование пустоты называют ее местом; в этом смысле пустота была бы местом, лишенным тела». Кстати, у Аристотеля движение возможно только благодаря веществу. Брошенное тело высвобождает позади себя место, куда устремляется воздух, подталкивая тело вперед. Далее следует развитие этой мысли, что в более разреженной среде сопротивление движению слабее и тело движется быстрее. Так в пустоте движение стало бы настолько быстрым, что тело приобрело свойство вездесущности. Этот вывод говорит о весьма оригинальном понимании Аристотелем пространства и его свойств. Несмотря на кажуюся наивность такой точки зрения, здесь содержится весьма глубокое умозаключение, что в пустом пространстве все положения (точки) равноправны, хотя стагирит, видимо, не понимает это утверждения в подобном свете. Эти идеи Аристотеля представляются мне этаким античным аналогом теоремы Эммы Нетер, сформулированной в прошлом веке.

Говоря об античном воззрении на пространство и время, никак нельзя обойти геометрию Евклида. Это, наверное, первая строгая и последовательная научная теория, построенная индуктивным способом на основе аксиом, которых в элементарной геометрии пять. Эти постулаты казались совершенно естественными и неколебимыми для математиков вплоть до Лобачевского, Бойяи и Римана (см. ниже). Аксиомы Евклида произошли исключительно из опыта, т.е. согласно Канту представляют собой синтетические высказывания, однако, тот же немецкий философ замечает, что даны они человеку априори. Что важно для нас в античной геометрии. Наверное, стоит отметить то, что люди научились теоретически обращаться с идеальными объектами на плоскости – точками, прямыми и т. д., греки смогли абстрагироваться от реальных объектов и рассматривать отдельно форму.  Можно сказать, что во времена Евклида, появились абстрактные представления о пространстве. Это знаменует качественной скачек в сознании, с пространством, оказывается, можно оперировать, отвлекаясь от наполняющего его вещества.

"Материя" - одно из фундаментальнейших поня­тий философии. Однако в различных философских системах его содержание понимается по-разному. Для идеалистической философии, например, харак­терно то, что она или совсем отвергает существование материи или отрицает ее объективность. Так, выдающийся древнегреческий философ Платон рас­сматривает материю как проекцию мира идей. Сама по себе материя у Платона ничто. Для того, чтобы превратиться в реальность, в ней должна воплотить­ся какая-нибудь идея.

У последователя Платона, Аристотеля, материя тоже существует лишь как возможность, которая превращается в действительность только в результа­те соединения ее с формой. Формы же в конечном итоге берут свое начало от Бога.

У Г. Гегеля материя проявляется в результате дея­тельности абсолютной идеи, абсолютного духа, Именно абсолютный дух, идея порождают материю.

В субъективно-идеалистической философии Дж. Беркли открыто заявляется о том, что материи нет, и ее никто никогда не видел, что, если изгнать это по­нятие из науки, то это никто и не заметит, ибо оно ничего не означает. Он писал, что можно употреб­лять понятие "материя", если уж очень хочется, но только как синоним слова "ничто". Для Беркли суще­ствовать - это быть потенциально воспринимаемым. На вопрос о том, существовала ли природа до чело­века, Беркли ответил бы - да, в сознании Бога. Дру­гие представители субъективного идеализма ( Э. Мах, Р. Авенариус и др.) открыто не отрицают существо­вание материи, но сводят ее к "совокупности (комплексам) ощущений". Материя, вещь, предмет, по; их мнению, - это комплекс ощущений человека. Именно ощущения человека создают, конструируют  их.

В материалистической философии также существуют разные представления о материи. Правда, для всех философов-материалистов характерно признание  за материей ее объективного, независимого от сознания (ощущений) существования.

Уже древние философы (китайские, индийские, греческие) в качестве материи рассматривали какое-либо наиболее распространенное чувственно-конк­ретное вещество, которое они считали первоосновой всего существующего в мире. Такой подход к опре­делению материи может быть назван субстанциальным, ибо его суть составляла поиск основы (суб­станции) мира. Так, например, древнегреческий фи­лософ Фалде из Милета (начало и середина VI в. до н. э.) считал, что все произошло из воды. Даже зем­ля, по его мнению плавает на воде, подобно куску дерева. Представитель той же Милетской школы - философ Аваксимен утверждал, что все вещи происхо­дят из воздуха, за счет его разряжения, или сгуще­ния (воздушные испарения, подымаясь вверх и разряжаясь, превращаются в огненные небесные свети­ла и, наоборот, твердые вещества – земля, камни и т. д. – есть не что иное, как сгустившийся и застывший воздух). Воздух находится в непрестанном дви­жении. Если бы он был недвижим, мы его бы никак не воспринимали, когда он движется, он дает о себе знать в виде ветра, облаков, пламени. Это значит, - учит Анаксимен, что все вещи суть модификации воздуха, и следовательно, воздух есть всеобщий суб­страт вещей.

Страницы: 1, 2, 3, 4