«Наука и религия» № 12 2020 ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ. УДИВИТЕЛЬНЫЕ ИГРЫ ВООБРАЖЕНИЯ ВОКРУГ НИХ.
Воображение человека не знает границ. Мысленно мы способны преодолевать колоссальные расстояния и достигать отдаленных галактик; быть очевидцами давно минувших событий или, наоборот, совершать путешествия в будущее. Воображение — генератор смелых идей, спутник любого творческого процесса. Однако то, что годится для фантастического романа, может быть неприемлемо для науки, призванной оперировать фактами и объективной логикой. А поскольку пространство и время, можно сказать, традиционно являются предметами осмысления ученых и писателей — фантастов, приглашаю читателя «окунуться» в данную тему. И хотя, вероятно, не все согласятся со мной, надеюсь, будет интересно…
В истории науки содержание понятия пространство получало всевозможные интерпретации. Пространство понималось как «абсолютная протяженность, пустота, в которую включались все тела и которая от них не зависела (Демокрит, Эпикур, Ньютон); протяженность материи и эфира (Аристотель, Декарт, Спиноза, Ломоносов) или форма бытия материи (Гольбах, Энгельс); порядок сосуществования и взаимного расположения объектов (Лейбниц, Лобачевский); комплекс ощущений и опытных данных (Беркли, Мах) или априорная форма чувственного созерцания (Кант)» (1).
Как видим, мнений немало и они различны. В математике пространство определяется так: «Множество объектов, между которыми установлены отношения, сходные по своей структуре с обычными пространственными отношениями типа окрестности, расстояния и т.д.» (2). Трудно удержаться и не задать вопрос по данному определению: а если рассматривать лишь один объект, значит он «выпадает» из пространства и не имеет пространственной характеристики? Что за структура у этих отношений? Чем они сходны с «обычными пространственными отношениями» и чем отличаются от них? Есть и такое утверждение: «...пространство и время, философские категории» (3). Выходит, в пространстве-времени живут исключительно одни философы, а остальное человечество обитает в каком-то ином мире? Вопросов возникает множество... Поэтому, не удлиняя их перечень, предлагаю попытаться уяснить — что же такое пространство с позиций объективного реализма.
Итак, нас окружает множество объектов обладающих одними и теми же свойствами — массой, формой, плотностью, инертностью... Эти объекты мы называем материальными. Но ведь пространство (как и время) подобных свойств не имеет. При всем желании невозможно представить, к примеру, «массу пространства» или «форму и плотность времени». Каковы же собственные свойства пространства? Давайте проведем незамысловатый опыт. Поставим на стол любой прозрачный сосуд. Пока в нем нет жидкости, там находится воздух. Не меняя расположения сосуда, наполним его водой. Очевидно: материальные объекты поменялись у нас на глазах — воздух вытеснен водой. Однако при этом остается нечто постоянное, а именно — место внутри стенок сосуда и расположение этого места по отношению к другим предметам. Можно наполнять сосуд чем угодно, наконец, вообще его убрать, но место, которое он занимал, останется неизменным, так же, как расположение места относительно выбранных нами ориентиров. Именно место мы рассматриваем как определенный фрагмент пространства (о части пространства говорить нельзя, поскольку оно не имеет структуры). Этот фрагмент очерчен поверхностью занимающего его объекта или просто нашим зрением. Если мы хотим большей определенности, то вводим понятие пространственных координат — точки пересечения трех векторов. Собственно, подобные явления, а именно — нахождение тех или иных предметов в пространстве и их перемещения, мы наблюдаем в повседневной жизни постоянно. А многократно повторяющийся опыт, тем более если он не имеет исключений, как известно, — критерий истинности знаний. Этот опыт показывает, что пространство, не исчезая и оставаясь в состоянии абсолютного покоя (в движении вместе с другими объектами оно не участвует), вмещает в себя все остальные объекты и наделяет их трех векторной протяженностью. (Об абсолютных и относительных координатах сейчас говорить не буду, чтобы излишне не усложнять тему). По крайней мере, на мой взгляд, должно быть ясно: пространство — одна из субстанций физической реальности, обладающая комплексом свойств, характерных только для нее.
В этой связи обращает на себя внимание позиция ортодоксальных материалистов, «зачисляющих» в материю все подряд и называющих пространство (и время), всеобщим атрибутом или одним из свойств материальных систем, формой существования материи. Понять материалистов и даже посочувствовать им можно, так как они пытаются решить неразрешимую в принципе задачу, а именно: назвать самостоятельные субстанции свойствами и приписать их в этой роли другой якобы всеобъемлющей и единственной субстанции — материи. Зато с помощью такого «приема» можно игнорировать существование Бога и «вывести за скобки» метафизические явления. Отсюда, по-моему, проистекают многие другие заблуждения, присущие не только философии, но и естествознанию, о чем разговор впереди.
В литературе нередко встречаются выражения: «преодолеть, побороть, штурмовать пространство», что по замыслу авторов должно усиливать впечатление от героических деяний (путешественников, летчиков, космонавтов…). В действительности преодолевать само пространство не приходится, ибо оно неуправляемое, абсолютно прозрачное и не оказывает никакого сопротивления. Уж если мы боремся, то с силой гравитации и с другими препятствиями, возникающими на пути. В науке применяются более уместные формулировки: «движение в пространстве, перемещение данного объекта относительно других систем...». Вместе с тем воображение ученых иногда отклоняется от строгих требований, предъявляемых в науке к понятиям и определениям. Так, в некоторых теориях пространство предстает как многомерное и даже бесконечномерное, хотя из опыта известны лишь три изотропных (равноценных) вектора, что явно противоречит обозначенным теоретическим моделям. Как можно добавить к трем направлениям еще какие-то? Только включив воображение.
Правда, наш «возмущенный разум» успокаивают тем, что многомерность — понятие условное и употребляется для характеристики совершенно других свойств, отличных от свойств реального пространства. Тогда непонятно — зачем создавать двойственность понятий в науке, ведь мы не на войне, где нужно вводить неприятеля в заблуждение? Не берусь судить — имеет здесь место недостаток воображения, его избыток или какие-то другие причины. Но, так или иначе, несоответствия налицо.
И все же, силой воображения удалось наделить пространство еще одном свойством, которого у него нет и быть не может в принципе: «Согласно релятивистской теории тяготения геометрические свойства (метрика) пространства — времени зависят от распределения в пространстве тяготеющих масс и их движения. Тела «искривляют» реальное трехмерное пространство и по-разному изменяют ход времени в различных его точках...» (4). Возникает вопрос: как можно искривить однородную, абсолютно проницаемую и неуправляемую субстанцию; как можно искривить векторы пространства, которые есть лишь направления, а не каркас из проволоки? Или в данном случае мы опять имеем дело с условностью и договоренностью посвященных представлять данное явление так, а не иначе. Ведь названы же романтически «странными» и «очарованными» некоторые частицы микромира, присвоены же «цвета» и «антицвета» глюонам, а кваркам — «ароматы». Понятно, что к ощущаемым нами цветам и ароматам эти обозначения не имеют никакого отношения. Но есть условность и договоренность...
Не менее «многострадальным» понятием, в смысле его понимания и трактования, является «время». Исторически оно рассматривалось как «длительность существования и мера изменений материи (Аристотель, Декарт, Гольбах) или форма бытия материи, выражающая длительность и последовательность изменений (Энгельс, Ленин); форма проявления абсолютной вечности, как преходящая длительность (Платон, Августин, Гегель); абсолютная длительность, однородная для всей Вселенной (Ньютон); относительное свойство вещей, порядок последовательности событий (Лейбниц); форма упорядочивания комплексов ощущений (Беркли, Юм, Мах) или априорная форма чувственного созерцания (Кант)» (5).
Как и каким же все-таки человек ощущает время и что должен думать о нем с позиций объективного реализма? Наша память воспроизводит чередование явлений реальности, следование их друг за другом и обусловленность последующих событий предыдущими. В памяти события разворачиваются подобно цепи, начала и конца которой не видно, поэтому мы считаем ее условно (пока не доказано иное) бесконечной. Время удерживает все, что нас окружает, в сфере действительности и перемещает, не давая возможности запаздывать и оставаться в прошлом либо убегать впереди других в будущее. Иными словами, существует временная параллельность бытия, называемая изохронностью (одновременностью). Наиболее часто, пожалуй, время сравнивают с рекой. Похоже. Только нужно добавить: мы плывем по реке на неуправляемом плоту (что-то вроде Ноева ковчега) и не в состоянии влиять не только на саму реку, но и на движение плота по ней. Нам известно, что плот следует по течению реки, имеющему один вектор — из прошлого в будущее. Происходившее на плоту вверх по течению реки (в прошлом) оседает в нашей памяти как события разной давности. То, что произойдет на плоту вниз по течению реки (в будущем) относится к области предположений. Вектор времени не является реверсивным, движение в будущее необратимо. Все, что находится на плоту, имеет два варианта поведения: оставаться без движения (относительно плота) или перемещаться в пространстве с различной скоростью. Бытие путешествующих объединено и ограничено действительностью, которая следует во времени подобно перемещению бусинки по нитке. Какую бы скорость (пусть даже световую) ни развивал обитатель плота, он может не беспокоиться — в воду не упадет. Так уж устроен этот плот.
Можно ли измерить время? Конечно, нет. Пытаясь измерить его, мы обнаруживаем лишь одну возможность — находить соотношения между процессами, происходящими с другими системами физической реальности (применительно к нашему примеру — с теми, что находятся на плоту). В наших силах установить момент отсчета событий, подобно точке ориентирования в пространстве. А поскольку отождествлять время с происходящим в пространстве вошло в привычку, можно условно назвать его и моментом отсчета времени. Еще нам понадобится устройство с цикличной и равномерной интенсивностью движения, где циклы не отличаются друг от друга (в природе роль хронометра играет, в частности, движение Земли относительно Солнца).
Заметим: временные понятия — секунда, минута, час и так далее — обозначают не интенсивность течения времени, а путь, пройденный хронометром от одного обусловленного состояния до другого; либо израсходование хронометром одинакового количества энергии или материи в равных условиях (вспомним, например, песочные часы). Понятно и то, что «хронометр», хотя и переводится как «измеритель времени», на самом деле не обладает такими возможностями. Вероятно, человеческое воображение в данном случае «не дотянуло» до реального соответствия понятия тому явлению, которое оно обозначает.
А теперь пора обсудить возможные упреки в несовременности приведенных рассуждений, ибо передовая наука исходит из того, что во Вселенной якобы не существует всюду одинакового, единого времени. Каждая самостоятельная материальная система, относительно независимая от других систем, обладает своим специфическим ритмом временных процессов. Этот ритм зависит также от внешних связей — взаимодействия гравитационных полей и скорости движения. Отсутствие во Вселенной единого времени обусловлено также относительностью одновременности событий.
Если согласиться с данной позицией, то это будет означать, что некие системы остаются в прошлом, какие-то, наоборот, существуют уже в будущем, а мы с вами живем в действительности. Так откуда же стало известно о тех таинственных объектах, что «выпадают» за временные рамки и живут в других моментах и периодах? Быть может, они рано или поздно возвращаются оттуда к нам? Нет, таких объектов никто пока не встречал и удивленной публике не предъявлял. Если звезда уже погасла, а мы наблюдаем свет от нее, то это нисколько не нарушает принцип изохронности. Мы видим не звезду, уже погасшую (но продолжающую существовать во времени вместе с нами, пусть и в другом состоянии), а воспринимаем свет от нее, ставший самостоятельным объектом и добравшийся до нас. Так же мы ощущаем приятный запах духов в помещении, где недавно побывала женщина. Однако ни у кого почему-то не возникает мысль, что обладательница аромата, подобно фее, отправилась путешествовать в «машине времени». Хотя, конечно, если задействовать воображение, представить можно все что угодно.
Еще нам продемонстрируют опыт, где два наблюдателя, находящиеся на разном удалении от источника света (например, от лампы), зафиксируют ее включение не одновременно. И это будто бы должно означать нарушение изохронности бытия. Конечно, если рассматривать данную ситуацию как одно событие, выходит, что наблюдатели воспринимают его по разному, а значит, и время течет для каждого из них по-своему.
В реальности же ничего удивительного со временем тут не происходит, так как имеет место не одно, а три события. Первое — включение лампы и возникновение светового луча. Второе — свет достигает первого наблюдателя, третье — свет приходит к дальнему наблюдателю. Между этими событиями есть промежутки, они «разнесены» во времени, и изохронность не утрачивает абсолютного характера, так как все три объекта — оба наблюдателя и лампа — в любом случае будут параллельно (применительно ко времени) пребывать в одной и той же действительности.
Наконец, вспомним апофеоз «креативного» понимания времени: «Если мы отправимся в космос на корабле, способном развивать скорости, близкие к скорости света, то по возвращении будем чуть моложе нашего брата — близнеца, который, прощаясь, махал нам платочком с космодрома. Ускорение нарушает симметрию между инерциальными системами отсчета» (6). В подтверждение нам даже напомнят о часах космического корабля, которые «отстанут» от тех, которыми пользовались на Земле... Однако вспомним: часы измеряют не время. Они, строго говоря, ничего не измеряют, а лишь дают возможность сравнивать их равномерное и цикличное движение с процессами, протекающими в окружающей реальности. В условиях, замедляющих все процессы, часы тоже будут ходить медленнее (спору нет), но само течение времени «не затормозится». С таким же успехом можно вручную замедлить вращение стрелок часов, правда, помолодеть от этого еще никому не удавалось. Речь должна идти только об интенсивности изменений в системах энергия-материя, но не о торможении специфического движения самостоятельной субстанции — времени. И, к тому же, опять возникает вопрос: если космонавты задержались в прошлом, то каким образом они вернуться в действительность?
Для ясности рассмотрим более «приземленный» пример. Живут два брата близнеца. Один из них, пренебрегая своим здоровьем, ведет разгульный образ жизни и постоянно конфликтует с женой. Естественно, в таких условиях процессы старения организма ускоряются. Его брат, напротив, заботится о себе и успешно нейтрализует действующие на нервы факторы. Ему тоже не избежать старения, но процесс этот протекает не так быстро, как у близнеца (при том, что в космос он не летал). Встретившись однажды, они наблюдают разницу во внешности — свидетельство неодинаковой интенсивности процессов, протекавших в их организмах. Неужели в этом опять виновато время? Нет, время тут ни при чем. Оба брата родились практически одновременно и после расставания прожили одинаковый период времени до встречи. А время как текло, так и продолжит свое течение, независимо от того, с какой скоростью происходят события и какими часами мы пользуемся. И момент времени един для всей физической реальности.
Правда, нам опять могут строго указать на то, что абсолютно точный хронометр не изобретен, скорость любых сигналов ограничена и синхронно сверять процессы невозможно. Отсюда, якобы, одновременность теряет абсолютный смысл и уступает место относительности. Но тогда и мы снова напомним: само время не измеряется, и выдумывать такой универсальный измеритель бессмысленно, так же, как бессмысленно мастерить «машину времени». Понимая суть изохронности времени, вряд ли кто-то будет еще питать иллюзии насчет головокружительных путешествий в прошлое или будущее. Разве что писатель — фантаст с богатым воображением, не исчерпавший до конца эту тему…
Очевидно, то, о чем мы говорили, вступает в некоторое противоречие с господствующим сейчас в науке пониманием пространства-времени. К счастью, иные мнения и независимость мышления остаются обязательными, неотменимыми атрибутами познания. Здесь уместно вспомнить слова основателя теории относительности — Альберта Эйнштейна — из его письма Йосту Винтелеру: «Слепая вера в авторитет — это худший враг истины» (7).
Литература:
Философия М., 2001. с. 191