Современные представления о материи, пространстве и времени

Итак, кризис и революция в физике на рубеже XIX и XX вв. были связаны с новыми данными опыта, которые невозможно объяснить с помощью законов классической механики и философии. Как следствие, классическую физику, построенную на принципах механики И. Ньютона, сменила новая фундаментальная теория – специальная теория относительности А. Эйнштейна, которая объяснила эти противоречия. А. Эйнштейн пришел к выводу, что противоречия в основаниях классической механики вытекают из неверного представления о пространстве и времени как абсолютных и неизменных (см. 3.2).

В 1905 г. он опубликовал работу "К электродинамике движущихся тел", в которой изложил основные положения специальной теории относительности. Выводы А. Эйнштейна оказались неожиданным. Он доказал, что если две системы движутся одна относительно другой, то события, одновременные в одной системе, не будут одновременными в другой, а длина тел, которая измеряется наблюдателями, движущимися относительно друг друга с разными скоростями, должна быть разной. То же самое относится и ко времени: время будет различным, если измерять его часами, движущимися с разными скоростями. Оказалось также, что при приближении к скорости света все процессы замедляются, а размеры тел сокращаются, если наблюдать за ними, находясь за пределами самой движущейся системы. Таким образом, в специальной теории относительности размеры тел и время процессов оказались зависимыми от системы отсчета, в которой происходит измерение. Эта новая концепция пространства и времени была названа реляционной.

Намеки на реляционные представления о пространстве и времени появились еще в Новое время, во времена господства классической механики и философии. Так, Г. Лейбниц считал, что пространство и время – это особые отношения между объектами и процессами и независимо от них существовать не могут. Пространство – порядок взаимного расположения тел, а время – порядок сменяющих друг друга событий. Несколько позже Г. Гегель указал на то, что движущаяся материя, пространство и время связаны друг с другом, а с изменением скорости процессов меняются и пространственно- временные характеристики. Г. Гегель утверждал, что невозможно обнаружить никакого пространства, которое было бы самостоятельным: пространство всегда наполнено и существует вместе со своим "наполнением", т.е. с материей. Но в законченном виде реляционная концепция пространства и времени сложилась только после объяснений А. Эйнштейна.

Общая теория относительности (или гравитационная теория) была создана А. Эйнштейном через 11 лет после специальной теории относительности. Ее главным выводом стало утверждение о том, что свойства пространства и времени зависят от гравитационных взаимодействий, т.е. от поля тяготения, которое создается веществом. В зависимости от этого поля, время замедляется или ускоряется, а пространство искривляется. Чуть позже, в 1919 г., во время солнечного затмения ученые наблюдали отклонение луча света вблизи поверхности Солнца, что и подтвердило на опыте предположение об искривлении пространства. Солнце более тяжелое, чем Земля, поэтому гравитационный потенциал на его поверхности выше. Эти наблюдения и теоретические заключения А. Эйнштейна подтвердили, что свойства пространства и времени, которые прежде считались абсолютными, на самом деле относительны. Иными словами, длина объектов и временной интервал между явлениями зависят от материальных процессов. А. Эйнштейн сформулировал эту идею так: вместе с вещами исчезают пространство и время.

Итак, свойства пространства и времени могут отклоняться от тех, что задает геометрия Евклида. В евклидовой геометрии утверждается, что сумма углов треугольника составляет 180 градусов. Сумма же углов треугольника, изображенного на поверхности сферы, больше 180 градусов, а на поверхности седла – меньше. Поверхность сферы называется поверхностью положительной кривизны, а поверхность седла – отрицательной кривизны. Идею искривленного пространства положительной кривизны предложил немецкий математик Бернхард Риман, а пространства отрицательной кривизны – русский математик Николай Иванович Лобачевский. Еще в 1829 г. Н. И. Лобачевский в своей работе "Начала геометрии" показал, что возможна геометрия, отличающаяся от евклидовой. Ученый сделал вывод о том, что свойства пространства зависят от свойств движущейся материи. Немного позже, в 1867 г., вышла в свет работа Б. Римана "О гипотезах, лежащих в основании геометрии", в которой он также высказывал идею о зависимости свойств пространства от материальных тел. Физическое пространство может быть искривлено, однако искривлено ли оно на самом деле, должен решить эксперимент.

Выводы общей и специальной теории относительности и неевклидовой геометрии полностью дискредитировали понятия абсолютного пространства и абсолютного времени. Оказалось, что классические представления не универсальны и не окончательны (см. 3.2).

В современной науке и философии утверждается, что пространство и время объективны, т.е. существуют независимо от сознания. Кроме того, они всеобщи, потому что материя не может существовать иначе, нежели в пространстве и во времени. Помимо этого, пространству приписываются свойства протяженности, однородности и трехмерности. Протяженность пространства означает, что у каждого материального объекта есть определенное местоположение. Однородность пространства означает, что в нем нет никаких выделенных фрагментов, где меняются свойства объектов. Трехмерность пространства означает, что положение любого объекта в пространстве может быть определено с помощью трех независимых величин. Что касается многомерного пространства, то пока это только математические гипотезы, которые не удается проверить.

Времени приписываются свойства необратимости, однородности и одномерности. Одномерность означает, что положение объекта во времени можно выразить одной- единственной величиной. Однородность времени свидетельствует, что в нем нет каких-то специальных фрагментов, где бы оно меняло свои свойства. Необратимость времени, т.е. его направленность только от прошлого через настоящее к будущему, скорее всего, связана с необратимостью некоторых фундаментальных процессов и характером законов в квантовой механике. Кроме того, существует причинная концепция обоснования необратимости времени, согласно которой связь причин и следствий невозможна, если время обратимо.

Несмотря на убедительные доказательства в пользу общей теории относительности и ее признание учеными, в физике не прекращаются попытки создать альтернативные теории тяготения и гравитации. Основание для этого дает сама теория А. Эйнштейна. Например, такие фундаментальные свойства нашего мира как необратимость времени или трехмерность пространства рассматриваются теорией относительности как данность, как аксиома, а их происхождение и причины не выясняются. Но, возможно, эти аксиомы имеют границы своего применения так же, как имеет границы классическая механика. Кроме того, в основе теории относительности лежит предположение о том, что скорость света в вакууме является максимально возможной скоростью физических процессов и составляет 300 000 км/с. Но никаких доказательств, что это абсолютное правило, пока нет. Поэтому в современной физике рассматривается гипотеза тахионов – частиц, которые движутся со скоростью большей, чем скорость света. Гипотеза тахионов допускает, что эти частицы рождаются и умирают, не преодолевая световой барьер, т.е. их скорость всегда больше скорости света. Существование подобных частиц с совершенно непривычными для нас свойствами меняет взгляд на реальность, а их парадоксальность – вовсе не абсолютный аргумент в пользу их невозможности. Для науки важно то, что теоретически мыслимые свойства тахионов не противоречат законам, лежащим в основе современной физики. Но экспериментальные поиски сверхсветовых эффектов пока не увенчались успехом, а потому вопрос о существовании тахионов открыт.

Биологическое пространство-время – это пространство и время в живой природе. Главной характеристикой биологического времени является цикличность, т.е. все живое существует, подчиняясь разного рода ритмам и циклам. Кроме того, время живого неравномерно. У собственного "внутреннего" времени живых организмов разный темп, это время имеет индивидуальную меру, может ускоряться или, напротив, замедляться – в зависимости от состояния живого организма, периода его жизни, взаимодействия с природой и т.п.

С физической точки зрения, совершенно одинаковые отрезки времени могут переживаться как более или менее длительные. На эту особенность биологического времени обратил внимание французский философ А. Бергсон (см. 2.5).

Биологическое время применительно к человеку называют психологическим. Психологическому времени также свойственна неравномерность, оно то бежит, то замедляется в зависимости от состояния человека. Темп и плотность психологического времени напрямую связаны с осознанием человеком своего возраста и конечности жизни.

Социальное пространство-время не существуют вне деятельности человека. Социальным пространством можно назвать значимые для человека сферы общества и культуры. Конечно, они находятся в трехмерном физическом пространстве, но их специфика заключается в том, что это освоенные человеком сферы, наделенные особым культурным смыслом. Социальное пространство – это пространство смыслов, ценностей и идей, определяющих мировоззрение человека. Представления о социальном пространстве меняются в зависимости от эпохи и культуры. Например, для мифологического и религиозного сознания характерно представление о сакральном и профанном пространствах, а научному или философскому сознанию они чужды (см. 1.7).

Социальное время зависит от процессов, происходящих в обществе, а его специфика связана с особенностями эпохи. Так, одни и те же социальные процессы могут по-разному протекать в различные культурные эпохи. Например, процессы, характерные для Средневековья (отношения личной зависимости, натуральный тип хозяйствования, разделение общества на сословия), в России сохранялись вплоть до середины XIX в., тогда как в Западной Европе Средневековье полностью завершилось к XVI в. Темпоральность и направленность социального времени напрямую зависят от смыслов, которые человек приписывает реальности, и оттого, как он оценивает ее. Например, социальное время Античности было циклическим. Греки считали, что космос и общество существуют циклически, т.е. рождаются, развиваются, гибнут, а затем появляются вновь. Так же мыслилась и собственно жизнь человека. С появлением христианства социальное время стало представляться линейно, у него четко фиксировалось начало – грехопадение первых людей и конец – второе пришествие Христа, Страшный суд и окончательное разделение людей на грешников и праведников.

Для современного человека характерно линейное представление о социальном времени. Мы мыслим историю как линию, которая имеет начало – происхождение человека и общества и, как мы надеемся, не имеет конца. Именно это представление кажется нам естественным и поэтому единственно возможным. Но при внимательном взгляде на историю и культуру оказывается, что это только одна из возможных интерпретаций.

"Скорость" социального времени измеряется плотностью, насыщенностью событиями. Общей тенденцией развития человеческого общества является ускорение и уплотнение социального времени. Так, время первобытных культур было очень медленным, изменения растягивались на целые столетия, и люди почти не замечали их. Медленным было и время Средневековья. Для современной цивилизации характерно невиданное прежде ускорение всех социальных процессов: изменения происходят настолько быстро, что люди пока еще успевают их заметить, но уже не успевают оценить. Например, тридцать лет назад не было Интернета, а за последние десять лет он стал настолько важной технической, коммуникационной и смысловой реальностью, что сейчас без Всемирной сети немыслима ни работа профессионалов, ни повседневная жизнь людей.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >