Пространство и время как философские категории

     1. Субстанциальная концепция рассматривает  пространство и время как особые  самостоятельные сущности, которые  наряду и независимо от материальных  объектов. Пространство сводилось  к бесконечной пустоте ("ящику  без стенок"), вмещающей все  тела, время - к "чистой" длительности. Эта идея, в общем виде сформулированная  еще Демокритом, получила свое  логическое завершение в концепции  абсолютного пространства и времени  Ньютона, который считал, что их  свойства не зависят от характера  протекающих в мире материальных  процессов.

     2. Реляционная концепция рассматривает  пространство и время не как  особые, не зависимые от материи  сущности, а как формы существования  вещей (Аристотель, Лейбниц, Гегель, Энгельс).

     Субстанциальная и реляционная концепции не связаны  однозначно с материалистическими  или идеалистическими толкованиями мира, обе развивались на той и  другой основе. Так, если Кант считал пространство и время не свойствами самих вещей, а априорными "доопытными) формами  человеческого созерцания, то Гегель подчеркивал, что лишь в движении духа (как "инобытия" материи)"пространство и время действительны". Диалектико-материалистическая концепция пространства и времени была сформулирована в рамках реляционного подхода.

     Помимо  рассмотренной выше пары концепций  времени история естественных наук знает еще одну пару концепций: статическую (согласно которой события прошлого, настоящего и будущего существуют реально) и динамическую (согласно которой  реально существуют только события  настоящего времени; события прошлого уже не существуют, а события будущего еще реально не существуют).

     4. СВОЙСТВА ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ

     Свойства пространства и времени можно подразделить на универсальные (всеобщие) и специфичные (всеобщность которых находится под вопросом).

     К универсальным свойствам пространства и времени относятся:

• их неразрывная связь друг с другом;
• связь с движением материи;
• бесконечность.

       Специфичными характеристиками  рассматриваемых форм бытия материи  являются:

• трехмерность пространства и одномерность времени;
• однородность и изотропность пространства и анизотропия времени;
• непрерывность пространства и времени на макроуровне.

     Характеристика  этих свойств пространства и времени как неуниверсальных не означает, однако, что где-то опытным путем найдены исключения. Но вся логика развития естествознания последнего столетия свидетельствует о том, что подобные открытия — не за горами. К примеру, существуют сильные подозрения, что на глубинных этажах микромира пространство и время прерывны. Полагают, что они, как излучение, «квантованы», т.е. складываются из мельчайших неделимых «порций». Прогнозируемый «квант» пространства может иметь размер порядка 10~33 см (планковская длина, демонстрирующая масштаб проявления квантовых свойств). Соотношение этой длины с размером ядра атома примерно того же порядка, что и соотношение размеров человека и диаметра нашей Галактики. Для времени аналогичная величина составляет 10 ~43 секунд. До реального проникновения в такие масштабы современной науке еще далеко. Но если эта гипотеза когда-либо подтвердится, то философы, наконец, вздохнут с облегчением. Конечный отрезок перестанет состоять из бесконечного количества частей.

     Немало  сомнений у науки и по поводу универсальности  пространства, насчитывающего только три измерения. Уже построено  немало теоретических моделей многомерных пространств (в теории супергравитации, например, использованы 11 измерений пространства-времени, из которых 7 — скрытые). Практика же показывает, что то, что возможно чисто теоретически, рано или поздно обнаруживается и в реальности.

     А теоретически возможно многое. В модели «пульсирующей Вселенной» предполагается, что ныне наблюдаемое ее расширение после Большого взрыва в один прекрасный момент сменится сжатием. А в описывающих эту фазу ее эволюции математических уравнениях время меняет свой знак с положительного на отрицательный, т.е. как бы «течет вспять». Так что и однонаправленность времени от прошлого к будущему также не считается ныне универсальной характеристикой. 

     4.1 Связь пространства и времени друг с другом и с движением материи

     Универсальные же свойства пространства и времени  эмпирически подтверждены более  надежно. Хотя и здесь есть немало проблем. Положения о неразрывной  связи пространства и времени  друг с другом и с движением  материи философией материалистического  толка были выдвинуты задолго  до того, как были получены их естественно-научные доказательства. С философских позиций самоочевидно, что раз пространство и время суть формы бытия материи, то форма не может не быть связанной со своим содержанием. Равно как и разные формы (пространство и время) одного содержания (материи) обязательно должны иметь точки соприкосновения.

     В естествознании же вплоть до начала XX в. превалировала концепция абсолютного (математически истинного) пространства и времени, рассматривавшихся как внешние условия бытия материи. Основные идеи этой концепции в классическом виде были сформулированы еще И. Ньютоном. Абсолютность пространства и времени в этом случае понимается как их самодостаточность или полнейшая независимость от чего бы то ни было. Время в этой концепции рассматривалось как бес-конечный, равномерный, «равнодушный» ко всему поток длительности. А пространство — как некая бесконечная пустая протяженность, пассивное «вместилище» всех материальных тел. И что бы в этом мире ни происходило, какие бы ни случались в нашей Вселенной катаклизмы, пространство и время от этого никак не изменятся. И, сохраняя все свои свойства, продолжат играть роль абсолютной системы отсчета для любых возможных событий.

     Однако  появившаяся в начале XX в. теория относительности А. Эйнштейна подвергла радикальному пересмотру традиционные представления о пространстве и времени. Специальная теория относительности (СТО, 1905 г.) объединила их в единое четырехмерное пространственно-временное многообразие (пространство-время). Введя запрет на превышение скорости света, СТО привела к парадоксальным выводам: ввиду принципиального ограничения скорости взаимодействия тел не может существовать единого потока времени для всей Вселенной, так как события, одновременные в одной системе отсчета, будут разновременными в другой. Иначе говоря, не существует самостоятельных, отделенных друг от друга пространства и времени, поскольку каждой системе отсчета (а все они равноправны, выделенных нет) присуще свое разделение событий на прошлые, настоящие и будущие. (Правда, заметить это можно только в очень больших масштабах.)

     Кроме того, СТО установила также зависимость  свойств пространства-времени от скорости движения тел. При приближении  скорости тела к максимально возможной (световой) пространственные отрезки сокращаются в направлении движения, а временные — напротив, растягиваются, т.е. время как бы замедляется. При этом пространственно-временной интервал, т.е. как бы «сумма» изменений, остается величиной постоянной. Грубо говоря, уменьшение длины как бы «компенсируется» увеличением промежутка времени, и наоборот. В этом и проявляется неразрывная связь пространства и времени друг с другом: изменение свойств одного члена этой пары соответствует строго определенному изменению свойств другого.

     Общая теория относительности (ОТО, 1916 г.) привела  к не менее фундаментальному выводу относительно пространства-времени. Его  общий смысл таков: метрические  свойства пространства-времени определяются распределением и движением тяготеющих масс материи. И наоборот, силы тяготения в каждой точке пространства зависят от его метрики. По сути ОТО — это современная теория тяготения, дающая принципиально иное (по сравнению с И. Ньютоном) понимание гравитации. Смысл его в том, что вещество, в зависимости от его плотности и распределения, искривляет пространственно-временной континуум. А взаимное влияние искривлений пространства, вызываемых массивными телами, и создает эффект гравитационного взаимодействия между ними, т.е. тяготения.

     Таким образом, и в ОТО пространство и время существуют не «сами по себе», а в тесной зависимости от свойств материи. Высокая плотность вещества искривляет пространство (т.е. заставляет световой луч двигаться не по прямой, а по искривленной траектории, которая тем не менее будет кратчайшей) и замедляет течение времени. Сам А. Эйнштейн, когда его однажды попросили кратко изложить суть ОТО, сказал так: «Раньше считали, что если каким-либо чудом все материальные вещи исчезли бы вдруг, то пространство и время остались бы; согласно теории относительности вместе с вещами исчезли бы пространство и время». 

     4.2 Бесконечность пространства и времени

     К числу универсальных свойств пространства и времени относится также их бесконечность. Чисто формально всеобщность этого свойства можно подтвердить лишь ссылкой на категорию материи: если последняя несотворима и неуничтожима (что доказывается всеми законами сохранения), то она существует вечно, т.е. в бесконечности любых интервалов времени. Однако логическая строгость такого доказательства небезупречна: вывод о бесконечности чего бы то ни было, в том числе и пространства-времени, всегда с самого начала предполагает существование чего-то бесконечного, т.е. получается круг в доказательстве. Так что строго дедуктивно бесконечность вывести нельзя, а уж индуктивно — тем более, поскольку в реальном конечном опыте она недостижима в принципе. Поэтому утверждение о бесконечности пространства-времени следует признать аксиоматическим, постулативным. Истинность его подтверждается как бы «от противного», т.е. тем, что содержащие постулат бесконечности философские и научные теории не противоречат наблюдаемой реальности.

     Однако  наука XX в. преподнесла философии  малоприятный сюрприз. Установив в 20-х годах факт расширения Вселенной (по так называемому «красному  смещению») и экстраполировав этот процесс в прошлое, естествознание пришло к логичному выводу о том, что у наблюдаемого ныне процесса расширения Вселенной было начало. Появившаяся в 40-х годах идея Большого взрыва в последующие десятилетия оформилась в весьма стройную и достаточно надежно подтвержденную теорию. Ныне она считается фактически общепризнанной. По крайней мере серьезных конкурентов у нее на сегодня нет.

     В соответствии с концепцией Большого взрыва наша Вселенная «родилась» примерно 15—20 млрд. лет назад. «Неудобство» же этой теории для традиционных представлений  заключается в том, что по ее замыслу  пространство и время возникают  в момент рождения Вселенной как  ее свойства. То есть время имело  начало! Так и хочется спросить: а что было до Большого взрыва? Но вопрос этот, к сожалению, ответа не имеет, поскольку задан некорректно. Так нельзя спрашивать, потому что  время появляется вместе с Большим  взрывом, и, следовательно, никакого «до» просто не существует, так как еще  нет самого времени. По аналогии С. Хоукинга, ставить вопрос таким образом, это примерно то же, что интересоваться: а что находится в 20 км к северу от Северного полюса? Да ничего там не находится, поскольку такой точки просто нет. То же и со временем.

     Это, кстати, не означает, что Вселенная  возникла «ниоткуда» и из «ничего». Это означает лишь некий предел возможностей нашего языка в описании реальности. Проблема в том, что наш язык родом из пространственно-временного макромира и приспособлен именно к нему. При столкновении же с иными реальностями он попросту отказывает. Ведь даже выражение «возникновение Вселенной», строго говоря, неверно, поскольку это слово неявно содержит отсылку к некоей временной шкале: возникать можно только во времени.

     Такая ситуация для науки не нова. Вспомните  знаменитые споры о том, что такое  электрон — волна или частица? В действительности — ни то и  ни другое. Электрон — это нечто третье, т.е. квантовомеханический объект, демонстрирующий в одном классе приборов волновые, а в другом — корпускулярные свойства. Но в макромире, которому принадлежит наш язык, таких «кентавров» нет, волновые и корпускулярные свойства «разведены» между разными классами объектов. И поэтому, описывая макропонятиями микромир, мы невольно запутываемся в противоречиях. В квантовой механике в конце концов нашли компромиссное решение: принцип дополнительности. Чего-то аналогичного следует ожидать и в космологии Большого взрыва.

     Однако  даже если такой компромисс найдется, проблема все равно останется: как  же быть с постулатом бесконечности  времени, если оно имело начало? Не лучше ситуация и с пространством. Концепция расширяющейся Вселенной  содержит и такой вариант развития событий, при котором плотность  вещества и излучения больше некоей критической величины, и, следовательно, силы гравитации превышают кинетическую энергию разлета вещества в результате Большого взрыва. В этом случае расширение Вселенной в какой-то момент сменится сжатием, а пространство такой Вселенной  оказывается замкнутым (постоянной положительной кривизны), т.е. конечным.

     Означает  ли все это, что постулат бесконечности  пространства-времени опровергнут  современной наукой? Пока что нет. Выход, который предлагает в этой противоречивой ситуации философия, сводится примерно к следующему. Бесконечность  пространства-времени сегодня нельзя истолковывать чисто механически, т.е. как возможность бесконечного прибавления к какому-либо пространственному  или временному отрезку любого количества других. Свойство бесконечности следует  понимать качественно или структурно, т.е. как принципиальную неисчерпаемость  самых разнообразных пространственно-временных  форм и отношений.