Что есть пространство и время. Время и Пространство. Происхождение пространства и времени

Вполне понятно, что все окружающие нас предметы обладают определёнными размерами (ширина-высота-длина - параметры их протяжённости в пространстве), они перемещаются (изменение, движение) относительно друг друга или вместе с планетой Земля - по отношению к другим космическим телам: звёздам, планетам, созвездиям, галактикам. Точно также все предметы изменяются (перемещаются, движутся) во времени: они возникают в процессе взаимодействия материальных образований, развиваются и переходят из одних форм в другие.

Поэтому пространство и время являются всеобщими формами бытия - атрибутами - материальных систем. Не может существовать предмета, который находился бы вне пространства и времени, как нет пространства и времени существующих сами по себе, вне постоянно движущейся (изменяющейся) материи.

В истории философии сложились две концепции относительно понимания пространства и времени, которые можно обозначить как концепции Демокрита-Ньютона (субстанциональная) и Аристотеля-Лейбница (реляционная). Суть их заключается в выяснении вопроса: в каком отношении находятся пространство и время к материи.

Субстанциональная концепция . Она складывалась в метафизическом русле в соответствии с принципами классической механики, которые интуитивно предполагали древние мыслители, а фундаментально обосновал в первой четверти ХVIII столетия Исаак Ньютон. Пространство рассматривалось как бесконечная пустая протяжённость, вмещающая в себя все тела (предметы). Время рассматривалось как равномерный поток длительности, не зависящий от каких-либо процессов, оно абсолютно. Материя существует сама по себе и как бы "погружена" в пространство и время. Соответственно отношение между пространством, временем и материей представлялось как отношение между самостоятельными субстанциями.

Реляционная концепция (лат. - относительный). Она зародилась в русле диалектической традиции - Аристотель, Лейбниц, Гегель; была сформулирована в диалектическом материализме и окончательно подтверждена теорией относительности Эйнштейна, который вскрыл непосредственную связь пространства и времени с движущейся материей и друг с другом. Фундаментальный вывод, следующий из теории относительности, гласил: пространство и время не существуют без материи, их метрические свойства создаются распределением и взаимодействием материальных масс, то есть гравитацией. Сам Эйнштейн, отвечая на вопрос о сути своей теории, говорил, что раньше считали, что если каким-нибудь чудом все материальные вещи исчезли бы вдруг, то пространство и время остались бы. Согласно же теории относительности, вместе с вещами исчезли бы и пространство, и время.

Эйнштейн Альберт (1879-1955 гг.), физик-теоретик, один из основателей современной физики. Родился в Германии в обеспеченной еврейской семье, с 1893 г. жил в Швейцарии. В 1900 г. в Цюрихе закончил политехникум, в 1902-1909 гг. работал в патентном бюро в Берне. В дальнейшем занимался научной и педагогической работой в Бернском, Женевском, Пражском и Берлинском университетах. Создал частную (1905 г.) и общую (1907-1916 гг.) теории относительности. Открыл закон взаимодействия массы и энергии. Автор основополагающих трудов по квантовой теории вещества и поля: ввёл понятие кванта света, как "порции" света, в виде которой он существует, впоследствии именуемого фотоном (само слово "фотон" ввёл в научный оборот в 1926 г. физик Н. Льюис), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии, предсказал индуцированное излучение. Развил статистическую теорию броуновского движения, заложив основы теории флуктуации, создал квантовую статистику Бозе-Эйнштейна. Нобелевский лауреат 1921 г. за труды по теоретической физике. Парадокс: в 1907 г. Эйнштейн участвовал в конкурсе по кафедре теоретической физики Венского университета на должность приват-доцента, представив в качестве конкурсной работы опубликованную им статью, по новым на тот момент научным взглядам в области квантовых явлений: факультет признал работу неудовлетворительной, а 14 лет спустя за эти исследования Нобелевский комитет присудили ему свою премию. Преследуемый нацистами за идейную борьбу против фашизма, Эйнштейн в 1933 г. эмигрировал в США, где работал над проблемами космологии и единой теории поля. В 1940 г. участвовал в написании коллективного письма учёных-физиков президенту США Ф. Рузвельту об опасности для планеты, создаваемого в Германии ядерного оружия, которое стимулировало и американские ядерные испытания. Иностранный член-корреспондент РАН (1922 г.), иностранный почётный член АН СССР (1926 г.). Один из инициаторов создания государства Израиль.

Идеи Эйнштейна послужили основой для представления материалистической картины мира, исходящей из единства пространства и времени с материей и её движением. По признанию Эйнштейна, на его философское мировоззрение оказали влияние взгляды Канта, Юма и Маха. Особенностью собственного мировоззрения стал рационализм. Рационализм Эйнштейна нашёл выражение в его взглядах на идеал физической теории, который он мыслил как единую теорию геометризированного поля. Его онтологический рационализм заключался в представлении природы, как строго детерминированной системы, включающей неопределённости и случайности.

Что же такое пространство и время в философском представлении?

Пространство - форма бытия материи (атрибут) со свойством протяжённости всех взаимодействующих во времени компонентов. (Компонент может являть собой как отдельный предмет (тело), так структуру и даже систему, в зависимости от функционального подхода к пространству.)

Время . - форма бытия материи (атрибут) со свойствами длительности и последовательности смены состояний в пространстве.

Все свойства пространства и времени неразрывны, взаимосвязаны с материальными образованиями (телами, предметами, структурами, системами), внутри и между которыми пребывают и развиваются те или иные формы движения. Существуют общие, а также особенные свойства пространства и времени.

Общие свойства пространства:

  • - объективность;
  • - бесконечность;
  • - взаимосвязь со временем и с движением;
  • - протяжённость;
  • - единство прерывности и непрерывности: прерывность относительна по отношению к двум (или нескольким) взаимодействующим системам в пространстве; непрерывность - абсолютна, потому как пространство обладает связностью, в нём не может быть дискретности.

Общие свойства времени:

  • - объективность;
  • - вечность;
  • - взаимосвязь с пространством и с движением;
  • - зависимость от структурных характеристик материальных систем;
  • - единство прерывности и непрерывности: у времени нет естественных объективных перерывов, оно всеобъемлюще и течёт даже там, где могут образовываться пространственные пустоты, поэтому связный подход характерен для всех процессов и явлений во времени, так как они взаимосвязаны между собою потенциально и актуально: прошлое - настоящее - будущее.

Особенные свойства пространства и времени:

  • - для пространства - трёхмерность (высота-ширина-длина), симметрия и асимметрия, формы и размеры, местоположение, расстояние между предметами, распределение вещества, поля и космического вакуума;
  • - для времени - одномерность, асимметричность, необратимость, то есть направленность всегда от прошлого к будущему, ритм процессов, скорость изменения состояния, неповторяемость, длительность.

В отношении бесконечности, как общего свойства пространства и времени, необходимо пояснение. Поскольку материя абсолютна, несотворима и неуничтожима, постольку она существует вечно, а вечность - это бесконечность времени независимо от его интервалов: от секунд до вселенских эпох, причём неважно для каких именно материальных систем. Поэтому всякие допущения конечности времени неизбежно приведут либо к теологическим гипотезам о сотворении мира и времени Богом, либо к идеалистическим концепциям мироздания.

Материя бесконечна в своих пространственно-временных формах бытия . Из теоретических принципов астрофизики и астрономии следует, что спектральные линии галактик Вселенной смещены в красную сторону спектра, и это смещение свидетельствует об их взаимном удалении друг от друга. Этот вывод вытекает из теории "Большого взрыва". Определено и время этого, порождающего вселенскую жизнь, события - примерно 14 млрд лет. Явившись из космического вакуума, взорвалась некая туманность, представляющая материальную субстанцию, а её фрагменты с колоссальной скоростью стали разлетаться в синергетическом вихре. Из этих фрагментов впоследствии стали образовываться звёзды, затем галактики, которые продолжали движение по инерции, созданной субстанциональным взрывом, расширяя пространство Вселенной. Есть естественнонаучные основания считать, что предполагаемое пространственное расширение является не только внутригалактическим процессом, а во Вселенной кроме нашей Метагалактики существует бесчисленное множество других космических систем. С философской точки зрения это суждение - объективный факт, так как в материальном мире, в его бесконечных пространственно-временных формах существуют самые разнообразные структурные образования материи с многомерными элементами, в том числе и социальной организации. Но классический вопрос для Вселенной и Земли остаётся - а как же естественный материальный процесс во времени и пространстве будет происходить дальше?

Существует несколько вариантов:

  • - первый - движение, начало которому было положено в результате "Большого взрыва" будет продолжаться бесконечно;
  • - второй - движение, начавшись в момент "Большого взрыва", расширит нашу Вселенную до бесконечности, затем наступит замедление и остановка. А вот энергии материи (возможно энергии космического вакуума, как вида материи) к сжатию уже не хватит и Вселенная "застынет" - будут происходить только внутривселенские процессы; - третий - скорость галактик постепенно замедлится, вплоть до полной остановки, а затем они двинутся назад в точку своего первичного "хлопка", где и исчезнут, растворившись в космическом вакууме, а с ними трансформируется в абиотику социальная материя на тех планетах, где она имелась. Следующий этап развития материи - новый Вселенский взрыв. Для пояснения этих вариантов сделаем уточнение: в конце XX в. учёные ряда стран провели совместный эксперимент в рамках программы "Наблюдение внегалактического излучения с аэростата и исследования геомагнетизма". Выводы научной экспедиции оказались уникальными: наша Вселенная устроена так, что кинетическая энергия её расширения и потенциальная энергия вещества в ней уравновешены. Это означает, что она плоская и выстроена по геометрии Евклида (III в. до н.э.), а не Б. Римана (1826-1866 гг.) и Н. Лобачевского (1792-1856 гг.). Три весьма своеобразные геометрически обоснованные точки зрения мыслителей-математиков прогнозировали не только возможную форму Вселенной, они определяли её судьбу во времени и пространстве. Учёные-экспериментаторы пришли к выводу, что если наша Вселенная построена по Б. Риману, подобно шару, она должна расширяться, доходя до максимального радиуса кривизны, потом начнёт сжиматься и в конце концов коллапсирует. По геометрии Н. Лобачевского (эллипс, криволинейное движение) Вселенная будет расширяться бесконечно, причём по истечении бесконечного времени сохранит некую скорость. По геометрии Евклида Вселенная тоже должна расширяться бесконечно, но при этом скорость расширения непременно падает, пока не станет равной нулю. Тогда Вселенная растянется до бесконечности. Главное здесь то, что расширение Вселенной никогда не сменится сжатием, для этого у неё просто не хватит материи. Она будет развиваться в вечности. В этом заключается сегодня естественнонаучный и философский ответ на проблему бытия Вселенной и бытия человека в ней.

Евклид (III в. до н.э.), древнегреческий математик. Работал в Александрии. Основной труд "Начало" (15 книг), содержащий основы древней математики - в плоскости, элементарной геометрии, теории чисел, общей теории отношений и метода определения площадей и объёмов, включавшего элементы теории пределов.

Лобачевский Николай Иванович (1792-1856 гг.), российский математик, создатель неевклидовой геометрии, труды по алгебре, математическому анализу, теории вероятностей, механике, физике и астрономии. Родился 20 ноября (1 декабря) 1792 г. в Нижнем Новгороде. Учился в Казанском университете. В 1811 г. получил степень магистра, в 1814 г. стал адъюнктом, в 1816 г. экстраординарным, в 1822 г. ординарным профессором. Заведовал университетской библиотекой, был хранителем музея, с 1827 по 1846 г. ректор Казанского университета. Его математическое открытие, доказывающее, что существует не одна "истинная" геометрия (1826 г.), не получило научного признания. В 1832 г. при обсуждении в Петербургской Академии наук идеи "воображаемой" (термин Н. Лобачевского; понятие "неевклидовая геометрия" позднее ввёл в научный оборот немецкий математик К. Гаусс) геометрии, против неё, как незаслуживающей внимания членов академии, выступили авторитетные математики N. Остроградский и В. Буняковский; резкая критика открытия Лобачевского продолжалось в тиражируемом журнале Ф. Булгарина и завершилось его снятием в 1846 г. (по совокупности обстоятельств) с должности ректора университета, освобождения от должности профессора и других университетских должностей. Лишь во 2-й половине XIX в. открытие Н. Лобачевского было по достоинству оценено научным сообществом, что позволило перевернуть существовавшее более 2-х тысяч лет учение Евклида о природе пространства. В 1993 г. в Российской Академии наук была учреждена премия имени Н.И. Лобачевского. Имя Н.И. Лобачевского присвоено Нижегородскому государственному университету.

Риман Бернхард (1826-1866 гг.), немецкий математик, положивший начало геометрическому направлению в теории аналитических функций. Рассматривал геометрию как учение о непрерывных совокупностях любых однородных объектов (многообразиях). Ввёл так называемые римановы пространства и развил их теорию: по окружности - риманова геометрия. Выдвинул ряд основных идей типологии. Известны собственные работы по алгебраическим функциям, аналитической теории дифференциальных уравнений, распределению простых чисел, тригонометрическим рядам и теории интеграла. Риманова геометрия (1854 г.) изучает свойства многомерных пространств, в малых областях которых имеет место евклидова геометрия.

Отметим и то, что исследование пространственно-временных характеристик человеческого бытия, а также естественных его факторов - это прерогатива не только философии, оно осуществляется многими науками и прикладными дисциплинами. Другой вопрос, что философия в вопросах пространственно-временного бытия даёт ответы на всеобщие человеческие и естественные проблемы, а частные науки ориентированы на описание и анализ предметных проблем. Обратимся к некоторым из них:

  • - история - историческое время несравнимо с физическим временем, так как имеет свою собственную структуру, в которой субъекты истории овладевают временем и пространством, организуя события и одновременно переживая их. Историческое время исчисляется поколениями, веками, эпохами. Его особенным свойством является то, что за точку отсчёта берутся те или иные общественные события, которые остались в памяти поколений и сыграли существенную роль. Интересна теория исторического сжатия времени с пространственной динамикой и результатами его протекания для человечества: Античные времена охватывали пять тысячелетий (ведение примитивного хозяйства); Средневековье "уложилось" уже в одну тысячу лет (развитие ремёсел); Новое время заняло всего 300 лет (скачок в естественных науках, становление производства); Новейшее время уложилось в сотню лет, а событий произошло множество (появление супертехнологий, мощная социальная динамика). Сегодня история буквально творится на наших глазах, многие люди просто не успевают приспосабливаться к быстро меняющимся условиям бытия. Целые поколения людей поэтому не понимают друг друга, так как жили и живут по сути в разные и по-разному адаптированные ими исторические периоды времени;
  • - политология - политическое время. Оно и в физическом, и в реальном властном проявлении - уникальное общественное явление. В своём формальном проявлении политическое время - это специфическое бытие народов, наций, стран, государств, содружеств, союзов, где осуществляется политическое господство, действуют политические режимы, реализуются гражданские свободы, где политико-правовые механизмы институционального регулирования прошли длительную адаптацию. Политика, отражая отношения по поводу власти, становится реальным временем, когда удовлетворяет общественные потребности;
  • - социология - социальное время. В социальном пространстве мы наблюдаем ускорение темпов человеческого развития, темпов социализации, вызванных общественными явлениями, и потому в одну и ту же единицу фактического времени сейчас укладывается всё большее количество социальных явлений: в семье, в учебной группе, в профессиональном коллективе, в государственной структуре. Другой вопрос - когда мы оцениваем социальное явление с общественной точки зрения (институционально, то течение времени одно) и с персональной точки зрения, когда человек, индивид решает свои личные проблемы (здесь протекание временных процессов иное - персонифицированное);
  • - биология - биологическое время. Живые структуры обладают особыми свойствами пространства и времени. Биологическое время - это время жизнедеятельности организмов от белковых до приматов, то есть до человека. Биологическое время - это время когда в живом организме происходит обмен веществ, способствующий его жизненным функциям. Продлить или сократить время жизнедеятельности организма - задача многомерная. Для человека и биомира она глобальная. Как люди, так и животные постоянно сталкиваются с проблемой возможного сокращения времени своего функционирования - экологической угрозой. Техногенный процесс охватил всю цивилизацию, в этом есть как технические плюсы, так и социальные минусы, разбирать которые мы сейчас не будем, отметим лишь для организма человека только один факт - искривление естественного течения времени при переводе с "летнего" на "зимний" режим функционирования и обратно. В ходе такого насильственного временного сдвига реально страдает множество людей, особенно больных и пожилого возраста, которых никогда не поймёт и не поддержит государство, невоспринимающее биологическое время, а это уже уровень социального времени на стыке с политическим;
  • - психология - психологическое время. Оно связано с индивидуально-эмоциональными переживаниями человека. Напряжённость, как бы растягивает время, а удовольствие, радость достаточно скоротечны, они "уплотняют" время. Человек, поступая так или иначе, действует двояко, как рационально, так и эмоционально. Его собственное Эго соприкасается с подсознательным Оно и при воздействии общественного Супер-Эго, имеющего нормативный характер, составляет индивидуальный психологический тип поведения, то есть мотивированность поступков, с учётом психологического времени, может быть достаточно разнообразной.
Тайны Вселенной Демин Валерий Никитич

ВРЕМЯ - В ПРОСТРАНСТВЕ, ПРОСТРАНСТВО - ВО ВРЕМЕНИ

У французского поэта Жюля Лафорга (1860–1887) есть удивительное стихотворение «Жалоба Времени и его подруги - Пространства»:

Мои руки протянуты вдаль. Столько рук, -

Но ни правой, ни левой, пространство вокруг

В беспредельном пути наткало парусины

Для себя, для беременной звездами сини.

Так друг друга собою наполнили мы -

Два поющих органа, две сомкнутых тьмы,

И поем каждой клеткой, молекулой каждой:

Это я! Это я! Но смешна наша жажда…

(Перевод Павла Антокольского)

Всем - и поэтам, и ученым - всегда было ясно: пространство невозможно без времени, время - без пространства.

Молодой В. И. Вернадский на языке науки четко обосновал пространственно-временное единство (континуум). В 1885 году, более чем за двадцать лет до появления работ по теории относительности, он писал:

«Бесспорно, что и время и пространство в природе отдельно не встречаются, они нераздельны. Мы не знаем ни одного явления, которое бы не занимало части пространства и части времени. Только для логического удобства представляем мы отдельно пространство и отдельно время… В действительности ни пространства, ни времени в отдельности мы не знаем нигде, кроме нашего воображения».

Вернадский прекрасно сознавал, что ключ к пониманию глубинных закономерностей Космоса содержится в правильном понимании сути этих фундаментальных общенаучных понятий: они неотделимы друг от друга и представляют единый пространственно-временной континуум. Кроме того, Вернадский совершенно справедливо настаивал на различении между реальным пространством, изучаемым в естествознании, и идеальным геометрическим пространством. Первое именуется пространством натуралиста, второе - пространством геометра. Задача же философии - не допустить подмены или отождествления этих разнотипных понятий, указать и аргументированно доказать, что не первое (материальное) вытекает из второго (идеального), а наоборот: идеальное отображает материальное. Создатель учения о биосфере много размышлял над смыслом временных процессов, присущих «живому веществу». Опираясь на понятие «жизненное время», он выдвинул ряд чрезвычайно продуктивных идей, пока еще не нашедших достойного места в системе теоретического осмысления действительности. Решая «великую загадку вчера-сегодня-завтра» как целостного всеобъемлющего и всепронизывающего вселенского явления, Вернадский совершенно закономерно увязывал ее с решением другой, не менее важной, загадки «пространства, охваченного жизнью». Сквозь призму такого целокупного видения единого субстрата Мира время определялось как динамическое текучее пространство. Философские выводы великого русского натуралиста лучше всего подтверждают, как он сам же и выразился, непреодолимую мощь свободной научной мысли и творческой силы человеческой личности как проявления ее космической силы.

Проблема неразрывности времени и пространства конструктивно исследовалась также М. М. Бахтиным в его литературоведческой концепции хронотопа (дословно и нераздельно - «времяпространство») и А. А. Ухтомским на материале биологии и психологии. В философском плане все они исходили из идеи всеединства бесконечной и вечной Вселенной.

Всеединство как принцип (идея, категория) разрабатывался многими русскими философами (от И. В. Киреевского до А. Ф. Лосева), опиравшимися на солидные традиции мировой философии. На протяжении веков (начиная с неоплатонизма) сложилось общее понимание Всеединства как универсальной целостности мирового бытия и взаимопроникнутости элементов его структуры (при этом каждый элемент несет на себе отпечаток всего Универсума, который в природно-онтологическом аспекте отождествляется со Вселенной).

Уже А. С. Хомяков наметил общую линию, ставшую впоследствии генеральной, в теоретическом исследовании онтолого-гносеологической проблематики, связанной с объективным всеединством Макро- и Микрокосма. Обосновывая вселенский принцип Соборности, он видел в нем не только отражение целостности и полноты Мироздания, но также и свободного и органичного единства общества, исторического процесса, церкви, человека, познания и творчества.

Однако наибольший вклад в разработку концепции Всеединства внес В. С. Соловьёв (1853–1900): в его философской системе данная идея является стержневой и прослеживается, начиная с внутренней целостности природы и кончая идеальным Богочеловечеством. Обобщенно-сжатая дефиниция Всеединства сформулирована им в энциклопедии Брокгауза-Ефрона, для которой был написан ряд основополагающих статей. Понимая под Всеединством целокупность всего со всем (или «всего во всем»), Соловьёв различал Всеединство: а) отрицательное, или отвлеченное; б) положительное, или конкретное. Первое предполагает наличие некоторого общего Начала: таковым выступает материя в материализме или же самораскрывающаяся идея в идеализме. В положительном же смысле единое первоначало понимается в форме отношения всеобъемлющего духовно-органического целого к элементам и членам его составляющим. Идея Всеединства, спроецированная на «сложное и великолепное тело нашей Вселенной» позволяет проникнуть в ее сокровенные тайны, установить общие «космические цели» и «космические начала», раскрыть суть и закономерности тяготения, света, межзвездной среды, электромагнитных явлений и т. п. и, главное, органически вплести их в ткань мирового Всеединства.

В общем пафосе исследований всего русского космизма, где принцип Всеединства, спроецированный на бесконечный Космос, смыкается с классическим принципом материалистического монизма, что позволяет сформулировать положение о монистическом всеединстве материального мира. Наиболее отчетливо такой подход присущ космической философии Циолковского, чей наиболее известный из напечатанных трудов так и назывался - «Монизм Вселенной». Здесь четко изложен главные тезисы, могущие служить отправными пунктами в дальнейшем осмыслении всей космистской проблематики. Вкратце они таковы:

«Все непрерывно и все едино. Материя едина… Самое простое понятие - время… Как и всякая величина, оно не имеет ни начала, ни конца… Всякий атом щедро одарен временем. Всякие громадные времена, известные в природе и воображаемые, - совершенный нуль в сравнении с его запасом в природе. Величайший дар Космоса для всякой его части, значит, и для человека, нескончаемое время… [Пространство, время, сила] не существуют во Вселенной отдельно, но все они слиты в представлении о материи».

Эти методологические выводы могут служить руководящей нитью для философско-гносеологического анализа актуальных вопросов современной космологической теории.

Применительно к современному этапу развития науки идея Всеединства в наибольшей степени доказывает свою методологическую и эвристическую плодотворность в процессе конкретного решения актуальных теоретических проблем. При этом исходный тезис состоит в том, что материальный базис Всеединства составляет физический Космос во всей неисчерпаемости своих законов, уровней, связей и отношений. Именно такой подход представляет ученым объективный критерий для установления истинности многочисленных и нередко взаимоисключающих друг друга абстрактно-математических теорий и моделей. Наука призвана воссоздавать интегративно-целостную картину природы, и наиболее действенным средством для этого является синтетическая методология, разработанная в русле русского (и мирового) космизма.

В современной науке наметился ряд путей по преодолению проблемных и кризисных ситуаций. Среди них возвращение к утраченным традициям прошлого; переход к менее парадоксальной теории; создание новых обобщенных абстракций (Миры иных реальностей и измерений, Высший универсум, Предвакуум, Абсолютное Ничто, хрональное поле и частицы времени - хрононы). Однако все предлагаемые перспективные и малоперспективные пути дальнейшего научного прогресса могут привести к позитивному результату лишь при условии достижений и выводов космистской философии и, в частности, принципа Всеединства, спроецированного на пространственно-временное единство Вселенной, и выяснения вклада в решение данного вопроса со стороны русского космизма.

Еще в 1876 году В. С. Соловьёв, предвидя релятивизацию современной науки, недвусмысленно провозглашал:

«Пространство и время соотносительны, то есть взаимоопределены, взаимно друг друга предполагают (это говорит о том, что в них нет ничего абсолютного, что они чисто относительны)».

Общий вывод русских космистов: пространственно-временной континуум обусловлен материальным, природно-физическим всеединством объективного мира, а не наоборот, когда космические закономерности пытаются представить вытекающими из некоторых абстрактных математических моделей (их число формально не ограничено).

«Материя есть возбужденное состояние динамической геометрии… Геометрия предопределяет законы движения материи…» -

под таким заявлением видного американского космолога готово подписаться немало естествоиспытателей. Между тем философские принципы космизма предполагают совершенно иной подход: не математическая модель предписывает, какой должна быть Вселенная, а сам объективный мир и законы его развития являются критерием правильности любых теоретических предположений, объяснений и выводов.

Приведенная выше точка зрения Дж. Уилера относительно космистского смысла пространства отражает господствующий в современном естествознании подход к пониманию данной категории наряду с другой сопряженной с ней категорией - временем. Это получило свое отражение и в канонических текстах:

«Пространство и время в физике определяются в общем виде как фундаментальные структуры координации материальных объектов и их состояний: система отношений, отображающая координацию сосуществующих объектов (расстояния, ориентации и т. д.), образует пространство, а система отношений, отображающая координацию сменяющих друг друга состояний или явлений (последовательность, длительность и т. д.), образует время».

В данном определении пространственность и временность сведены к координационным внешним отношениям, в которых они проявляются и вне которых якобы не существуют вообще. Такой вывод неизбежно вытекает, если проанализировать приведенную дефиницию, так сказать, методом от противного. Предположим, что пространство и время действительно всего лишь формы координации материальных объектов и их состояний. Затем представим изолированную вещь или процесс, которые ни в каких координационных отношениях с другими вещами или процессами не находятся. В таком случае выходит, что изолированный материальный объект не обладает ни пространственностью, ни временностью: ибо, по логике анализируемой дефиниции, раз нет координации (или других отношений) - значит, нет места для пространства и времени.

Такой совершенно неприемлемый вывод обусловлен тем, что за основу пространства и времени берется не космическая целостная среда во всем многообразии ее проявлений, а некоторые несущностные отношения внешнего порядка, в которых реальная пространственность и временность, разумеется, выступает, но к которым ни в коей мере не сводится. Между тем в литературе последних лет реляционная концепция пространства и времени получила значительное развитие. Иногда она даже рисуется чуть ли не единственно возможной научной теорией. При подобном понимании налицо явное преувеличение одного из аспектов в познании закономерностей объективного мира.

Нет сомнения в том, что реляционный подход важен и продуктивен при изучении разносторонних пространственно-временных отношений. Еще Дж. К. Максвелл подчеркивал:

«Мы не можем определить время события иначе, как отнеся его какому-нибудь другому событию, и не можем описать место тела иначе, как отнеся его к какому-нибудь другому телу. Все наше знание как о времени, так и о пространстве по существу относительно».

Однако, как уже неоднократно говорилось, отношений не бывает без того, что соотносится: космистский подход и принцип монистического Всеединства приводят к пониманию пространства и времени как форме существования объективного мира. В свою очередь, пространство-время существования материальных вещей обусловливают пространственно-временные границы определенных отношений, связей, взаимодействий, в которые вступают и в которых находятся существующие вещи, процессы, системы.

То, что, к примеру, время существования не тождественно временным отношениям, видно хотя бы из такого простого факта. Временные отношения, в которых находится любой человек, не обусловливают длительности его жизни, то есть не влияют на время его существования. Аналогичным образом пространственные отношения, в которых находится человек (например, меняющиеся в процессе ходьбы или езды расстояния до какого-либо объекта), - не влияют на пространственные характеристики, связанные с существованием конкретного индивида (например, его ростом, длиной рук, формой носа и т. п.).

Можно ли управлять временем? На такой вопрос следует отвечать утвердительно. Раскрыть же сущность данного процесса нам опять помогает принцип монистического Всеединства, который в сочетании с принципом конкретности истины позволяет точно указать, какие именно временные свойства подаются регуляции и управлению. Необходимо различать, с одной стороны, события, то есть определенные временные соотношения, а с другой стороны, длительность существования материальных элементов таких отношений, на которую они совсем не обязательно оказывают непосредственное влияние. Возьмем, к примеру, простую химическую реакцию: ее протекание во времени обусловлено конкретными законами природы, в свою очередь, связанными с химической формой движения материи. Можно ли повлиять на время ее протекания? Разумеется. Достаточно подогреть смесь различных веществ, соединений или же ввести соответствующий катализатор, и протекание во времени конкретной химической реакции ускорится. Но повлияет ли каким-нибудь образом ускорение данного временного события на любые другие, внешние по отношению к нему, события: например, на длительность жизни наблюдателя, проводящего эксперимент? Конечно, нет.

Точно так же убыстрение вращения Земли или ускорение ее движения вокруг Солнца не заставило бы часы на руке наблюдателя работать быстрее, так же как и неисправность его часов не ускорит и не замедлит движение Земли и течения времени во Вселенной. Тем более подобные нарушения в механическом движении не влияют на течение жизни. Если бы Земля вдвое ускорила движение вокруг Солнца, а в результате этого в два раза ускорилась бы смена времен года, и некто в отведенные ему природой 80 лет увидел смену года 160 раз, - то это отнюдь не означало бы, что продолжительность жизни наблюдателя действительно вдвое увеличилась. Другими словами, изменение в течении времени одних явлений не обязательно влечет за собой изменения во времени других, связанных с первым, явлений.

Растения и животные организмы представляют собой сложнейшие самоорганизующиеся и самовоспроизводящиеся системы. Однако на течение их жизни все же можно в какой-то мере повлиять: ускорить (а еще проще - замедлить) рост растений, деление клеток в животном организме. Однако влияют ли друг на друга течения времени, происходящие в разных организмах или биологических видах? Естественно, нет. Если имеется средство ускорить размножение какого-то определенного штамма бактерий, то это отнюдь не ведет к ускорению размножения всех других видов бактерий, не говоря уже о других формах животного или растительного царства (хотя, естественно, это ускорение не пройдет для них бесследно). Таковы объективные особенности временных отношений.

Что же представляют собой на самом деле такие всеобщие атрибуты материальной действительности, имеющие вселенскую значимость, как пространство и время? Начнем с времени - излюбленной темы философов, писателей, поэтов всех эпох и народов. «Бег времени», «течение времени», «река времени» - эти и другие образы вошли в научный обиход и стали достоянием общечеловеческой культуры не без влияния художественного творчества. Вот восемь предсмертных строк, начертанных на грифельной доске умирающим Гавриилом Державиным:

Река времен в своем стремленьи

Уносит все дела людей

И топит в пропасти забвенья

Народы, царства и царей.

А если что и остается

Чрез звуки лиры и трубы, -

То вечности жерлом пожрется

И общей не уйдет судьбы.

Можно лишь удивляться глубочайшей прозорливсти поэта, написавшего не «река времени», а «река времен». В первом случае предполагается признание какого-то общего, единого для всего сущего, абсолютного времени. Такого в природе не существует. Но Державин написал во множественном числе - «времен», что вполне соответствует относительному характеру времени - конкретной длительности неисчерпаемого многообразия природных и социальных событий.

В физике время принимается за некоторую самостоятельную реальность хотя бы потому, что в соответствующих формулах оно обозначается особым символом. К тому же в обыденной жизни и научной практике мы беспрестанно пользуемся разного рода часами - одним из самых привычных и распространенных приборов для измерения времени. Между тем практически все, что в нашем представлении традиционно связывается с течением времени, на самом деле выражается исключительно при помощи пространственных характеристик, а единицы измерения времени имеют изначально пространственный смысл. Так, секунда - обыкновенное геометрическое понятие (соответствующая часть градуса - единицы измерения плоского угла). На часовом циферблате ей соответствует конкретный пространственный промежуток, пробегаемый секундной стрелкой. Час - это либо набор таких пространственных секунд, либо же часть другого пространственного понятия: скажем, пути, пройденного какой-либо точкой (предметом) при полном обороте Земли вокруг собственной оси (сутки), или расстояния, преодоленного нашей планетой в ее движении вокруг Солнца (год). В современной физике различают эфемеридную (астрономическую) и атомную секунды. Эфемеридная секунда, величина которой связана с периодом обращения Земли вокруг Солнца, пространственна, так сказать, по определению. Но и атомная секунда, равная известному периоду излучения, соответствующему энергетическому переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия, также пространственна по определению, так как «переход между уровнями» - чисто пространственное понятие.

Приведенные примеры наглядно свидетельствуют, что устоявшиеся научные представления о времени выступают одновременно и как некоторые психологические клише, которые при беспристрастном анализе оказываются обыкновенной комбинацией пространственных движений, пропущенных сквозь призму субъективных восприятий. Так, значительную роль в формировании субъективных представлений о течении времени играет объективно-реальное чередование дня и ночи (света и тьмы). Субъективность в восприятии данного чередования выражается в мнении, что день (свет) как самостоятельная реальность периодически сменяется ночью (тьмой), такой же самостоятельной, независимой от чего бы то ни было реальностью, что в совокупности и обусловливает якобы течение времени. При этом попросту игнорируется непреложный факт, что смена дня и ночи - результат пространственного движения (вращения) Земли относительно светоносного Солнца.

Непреходящее значение в формировании представлений о времени имеют наблюдения за жизнью человека и всего живого: рождение - жизнь - смерть. Реальные возрастные изменения, знакомые каждому, воспринимаются как цепь, череда, смена событий, позволяющих схватить главное, что вообще характеризует время - преемственность и последовательность в движении.

Преемственность - более общая и существенная характеристика времени, охватывающая явления живой и неживой природы, а также историю и общественную жизнь. Последовательность - более частная характеристика времени, весьма важная, однако, при измерении длительности физических процессов и событий. Достаточно вспомнить чередование вспышек света (маяк, сигнальный фонарь), мигание электронных часов или прерывистые звуковые сигналы по радио, фиксирующие точное время.

Но если время, как определяли многие мыслители, включая Вернадского, это - текучее пространство, то что же такое тогда пространство? Пространство, означающее реальную протяженность материальных предметов, процессов, событий, - всегда связано с определенными границами занимаемого объема.

Начиная с мгновенной единичной флуктуации физического вакуума и до галактической системы - материальные объекты занимают определенный объем. Такую материальную объемность можно рассматривать трояким способом: во-первых, как саму по себе, образованную длиной, шириной и высотой определенного тела; во-вторых, с точки зрения реальной объемности окружающей среды (в этом смысле любой предмет как бы вкраплен в бесконечную материю); в-третьих, как отношение с другими материальными объектами (в очерченных границах объективной объемности протекают также физические, химические, биологические и социальные процессы). Понятно, что все названные аспекты реальной пространственности существуют во времени, и такое единство с временной длительностью обеспечивает все разнообразие различных форм движения материи и их взаимосвязь.

Человек как живое существо и материальное тело обладает конкретными пространственными характеристиками и, кроме того, находится в материальной среде: как правило, - воздушной, но она может быть и водной (для пловца), минеральной (если, к примеру, зарыться в землю), космической (для астронавта). Во всех перечисленных случаях объем человеческого тела как бы вкраплен в другой материальный объем, и первый оказывается внутренним по отношению ко второму (внутри тела также находятся молекулярные и атомные пространственные структуры). Но одновременно человек находится и в неисчерпаемых внешних и внутренних (социальных) отношениях с другими людьми или предметами - все они пространственны.

Любые статичные или динамичные пространственные отношения можно описать математически самыми различными способами, например, выразить в теоретико-множественном аспекте (в современной математике пространством называется любое множество каких угодно объектов). В данном плане вполне правомочно соотнести себя со всем человечеством или отдельными группами людей, объединенными по половому, профессиональному, образовательному, досуговому и т. п. признаку. Количество таких признаков (и, следовательно, соответствующих отношений) в принципе неограниченно. Объективная основа теоретико-множественных отношений позволяет соотнести не только себя самого с кем или с чем угодно, но и выбрать в качестве критерия такого соотнесения любой признак: овал или профиль лица, цвет волос, тембр голоса, черты характера, покрой одежды и т. д.

Данная и без того перенасыщенная калейдоскопическая картина пространственных отношений приобретет кинематографическую подвижность и примет кинематический вид, если связать себя с какой-либо системой координат и попробовать рассмотреть собственную систему отсчета соотнесенной с пространственными координатами, привязанными к другим земным телам, планетам Солнечной системы, кометам, звездам, галактикам и т. д. (при этом сама система координат может быть не только прямоугольной, но и криволинейной, сферической, цилиндрической, эллиптической и даже шарнирной).

Наконец, картину можно еще больше обогатить, описав ее состояние в прошлом или спроецировав в будущее. Другими словами, привлечь четвертую временную координату, превратив тем самым любую пространственную точку в «мировую линию». Такие «мировые линии» допустимо составить для любого материального объекта: скажем, жизнь отдельного человека от рождения до смерти изобразить в виде «мировой линии», а также соотнести ее с «мировыми линиями» других людей, любых материальных тел и явлений.

Уже Ньютон совершенно четко и недвусмысленно связывал относительное пространство и время с материально (вещественно) данными и чувственно воспринимаемыми внешними (!) вещами, обладающими протяженностью и длительностью, что достаточно хорошо видно из его трактовки относительного времени:

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

Самое интересное и, может быть, парадоксальное с точки зрения здравого смысла заключается в том, что введение понятий абсолютных пространства и времени обусловлено именно их относительным характером (который был для Ньютона самим собой разумеющимся фактом). Зачем потребовалось введение дополнительных абсолютных понятий - хорошо показано, к примеру, в комментариях Дж. Ламора к уже упоминавшейся книге Максвелла. Комментатор, исходя из новейших физических представлений, - в том числе и теории относительности, поясняет, что поскольку пространственно-временные параметры материальных тел всегда относительны (то есть «всегда бывают отнесены к какой-нибудь другой системе»), постольку Ньютон задался целью искусственно выделить некоторую основную всеобщую «систему референции», к которой можно было бы отнести все наблюдаемые величины. В соответствии с этим замыслом Ньютон и построил «систему абсолютного пространства и времени, относительно которых должны определяться движения и силы в природе».

Итак, абсолютное, по Ньютону, - это прежде всего абстрактно-математическое, а относительное - чувственно-реальное. Другое дело, какой смысл вкладывали в данные понятия последующие интерпретаторы - философы или естествоиспытатели. Современная физика отказалась от ньютоновской «системы референции» и изобрела новую: в специальной теории относительности, к примеру, в этой роли выступает универсальная световая константа. Вместе с тем ньютоновский подход послужил известным толчком для позднейшей традиции в разработке концептуальных моделей пространства и времени, с разных сторон и в различных аспектах описывающих собой обычные абстракции, действительные материальные корни которых обнаруживаются только при сопоставлении с отображенной в них реальностью. В этом смысле материальность пространства и времени выражается в том, что данные коренные формы бытия не существуют независимо от реальных вещей и процессов.

Принцип монистического Всеединства помогает выявить и объективные основания развития пространственно-временных представлений. Главным источником непрерывного обогащения знаний о пространстве и времени является открытие новых природных явлений и познание их в неразрывной связи с ранее известными фактами. Тем самым обнаруживаются новые, ранее неизвестные отношения, требующие либо отображения в новых понятиях, либо учета в старых (в результате традиционные понятия подвергаются уточнению, корректировке и дальнейшему развитию). Знание о существовании объекта мало что дает, кроме констатации его пространственно-временной определенности. Поэтому такое знание - бедное, ограниченное, хотя одновременно и коренное, существенное, составляющее ядро развивающихся представлений о пространстве и времени. Зато познание многообразных пространственно-временных отношений поистине неограниченно: здесь и неисчерпаемые внешние отношения каждой вещи или системы с любой другой, и отношение внутри системы, и сложные комбинации различных отношений, находящих оригинальное отображение в математических понятиях. Вот почему в естественно-математических науках существуют различные, казалось бы, совершенно несходные понятия пространства и подходы к определению времени. Однако сколько бы ни было таких понятий и подходов - в конечном счете в них отображена одна и та же пространственно-временная реальность как неотъемлемый атрибут Вселенной.

В научной литературе обсуждалась гипотеза, согласно которой на определенном уровне микромира пространственность и временность исчезают и что будто бы вполне допустимо говорить о «внепространственных» и «вневременных» формах существования материи. Такой вывод вытекает, к примеру, у известного американского физика-теоретика Джеффри Чу. Затем эта идея была воспринята и получила известное распространение и в отечественной литературе.

В чем же причина увлечения столь экстравагантной идеей «внепространственных» и «вневременных» форм материй? Все в том же: в отождествлении пространства и времени с определенными пространственно-временными отношениями. Отсюда и получается, если в ходе исследования возникает такая ситуация, когда от отношений приходится перейти к тем материальным элементам, которые данные отношения образуют, то (по условиям подхода, ограничивающего пространственность и временность отношениями) и выходит: раз нет отношений, значит, исчезли и пространство и время. В. С. Барашенков - первоначально горячий сторонник и пропагандист «внепространственности» и «вневременности» на уровне микромира - в дальнейшем смягчил категоричность своей позиции и сам же показал ее бесперспективность. В обстоятельной монографии, специально посвященной пространству и времени в микромире, он скрупулезно проанализировал основные аргументы «за» и «против» и пришел к выводу, что ни один из известных фактов «в действительности не может служить доказательством существования внепространственных и вневременных форм материи». Однако общая реляционистская позиция автора осталась прежней.

Таким образом, конкретное применение принципа монистического Всеединства при анализе общенаучной проблемы пространства и времени вновь и вновь показывают: любые уровни организации материи (все вместе или каждая в отдельности) не могут существовать иначе как в пространстве и во времени.

Всюду, куда бы ни проникло человеческое познание, движение материи выражается в возникновении конечных вещей или образовании определенных систем и в их уничтожении или распаде. Исходный и завершающий моменты существования любого из конечных материальных объектов и служат реальными границами их объективной длительности: с возникновением вещи начинается длительность ее существования, с исчезновением вещи обрывается и конкретная длительность. Аналогичным образом обстоит и с протяженностью, пространственные границы которой обусловлены самим существованием вещи.

Реляционный аспект пространства и времени абсолютизируется самыми разнообразными способами. Иногда рассуждают следующим образом: на протяжении всей истории науки известны две основные концепции пространства и времени - реляционная и субстанциальная. Последняя, представлявшая пространство и время в виде неких самостоятельных субстанций, не выдержала испытание временем и рухнула под напором научных фактов. Развитие науки полностью подтвердило правильность реляционной концепции, триумф которой как раз приходится на ХХ век.

При подобном рассуждении по принципу «или-или» неизбежна деформация в понимании самого существа пространства и времени. Во-первых, все, что не вмещается в прокрустово ложе реляционной концепции, связывается с ненаучной точкой зрения и отбрасывается якобы за ненадобностью. Во-вторых, абсолютизированная реляционная концепция неправомерно отождествляется с научным решением проблемы пространства и времени. Так, профессор Мичиганского университета Л. Склар утверждает, что согласно реляционной концепции в мире реальны лишь физические объекты и события, а пространство и время представляют собой только их отношения. Тем самым, в-третьих, из поля зрения истолкованной в упомянутом смысле реляционной концепции опять-таки выпадает экзистенциальный аспект пространственности и временности, то есть все, что относится к протяженности и длительности существования материальных вещей и процессов.

Истина же состоит не в отбрасывании одного или нескольких из правомочных научных подходов, не в их противопоставлении, а в монистическом синтезе самих подходов и результатов, полученных при их использовании. В этом смысле одинаково необходимо и плодотворно исследование как внешних, так и внутренних пространственно-временных отношений. В свою очередь, реляционный подход (в единстве всех своих аспектов) не исключает, а дополняет и дополняется сам познанием бытийных (экзистенциальных) сторон пространства и времени.

Первоначально, на заре формирования пространственно-временных абстракций, пространство, собственно, и не означало ничего иного, кроме протяженности, как и время не означало ничего, кроме длительности. Ни то, ни другое не могло означать ничего иного по той простой причине, что понятие пространственности формировалось на основе ощущений и восприятий протяженности конкретных тел и явлений, а понятие временности возникло на той же основе восприятий и ощущений реальной длительности конкретных процессов и событий. В дальнейшем с возникновением теоретического знания, в особенности в результате развития геометрии (и всей математики в целом), механики, астрономии и философии, содержание понятий пространства и времени значительно расширилось. Пространство стало абсолютным, бесконечным, трехмерным, пустым (как, например, в античной атомистике или в ньютоновской физике), независимым от природы вещей вместилищем материальных тел, - в то время как о протяженности стали больше говорить как о характеристике геометрических и механических объектов.

Аналогичным путем шло развитие категории времени. Однако в большинстве случаев (за исключением, разумеется, субъективно-идеалистического подхода) пространство и время оставались твердым оплотом мировоззрения, опирающегося на принцип монистического Всеединства.

Позиция космистской философии по вопросу пространства и времени проста и понятна; она позволяет, исходя из реальной протяженности и длительности, присущей всем без исключения объектам природной и социальной действительности, установить: каким именно образом различные отношения протяженно-длительных вещей и процессов приводят к появлению разнообразных пространственных или временных характеристик, таких как направление, расположение, расстояние, интервал и более общих - координация, субординация, последовательность, упорядоченность и т. п.

Существует мнение, что протяженность и длительность выражают исключительно метрические свойства пространства и времени и связанны в первую очередь с их количественным аспектом. Чтобы разобраться, насколько данное утверждение правильно, необходимо рассмотреть вопрос об измерении пространственных и временных величин. В повседневной практике человек пользуется понятием пространственности не иначе как выраженным в каком-то измерении. Суть измерения - в сравнивании; в нем проявляется и объективность измерения, поскольку сравниваться могут лишь реальные объекты, находящиеся в отношениях, какое бы преломление они ни претерпевали, отражаясь в тех или иных понятиях.

Измерение может быть как однопорядковым (например, измерение пространства в единицах протяженности или измерение времени в единицах длительности), так и разнопорядковым (например, объективно понятию скорости соответствует выражение протяженности через длительность). Потребности практики обусловило и то, что до XIX в. человечество вполне удовлетворяли три вида пространственных измерений: одномерное (линия), двухмерное (плоскость) и трехмерное (объем). Впоследствии возникла (прежде всего в математике, затем в физике) теория так называемых многомерных пространств.

Объективная природа пространства не меняется в зависимости от того, в скольких измерениях оно будет выражено. Действительная основа линии, площади, объема, а также какого бы то ни было многомерного пространства одна и та же - реальная протяженность вещей и процессов материального мира. Возможность же измерения пространства-времени каким угодно образом и соответствующего выражения любым числом измерений обусловлена конкретными зависимостями между внутренними и внешними материальными отношениями, в которых могут находиться реальные объекты, обладающие пространственностью и временностью.

Стандартная буханка хлеба имеет около 20 см в длину, примерно 10 см в ширину и столько же в высоту - всего 2000 см3. Таково ее пространственное бытие в трех измерениях. (Заметим в скобках, что длительность временного существования обычной буханки хлеба как пищевого продукта - около суток с момента выпечки до полного съедения. Но для последующего анализа временная координата не потребуется.) Спрашивается: почему пространственный объем буханки (или пространство, ее окружающее) имеет три измерения - не больше и не меньше? Этот простой вопрос в действительности один из сложнейших в науке, имеет длительную теоретическую судьбу, скрестившую усилия философов, математиков, естествоиспытателей.

Чтобы понять, почему пространство трехмерно, попробуем вначале выяснить, почему расстояния между объектами или длины физических тел принято выражать в одном измерении. Ведь расстояния определяются на поверхности Земли, которая сама по себе объемна. Расстояние между объектами на Земле или в Космосе - это ведь тоже расстояние между объемными физическими телами.

А вот математические точки и линии - абстракции, в «чистом виде» в природе не встречающиеся. Точку и линию можно получить путем соприкосновения или наложения объемных предметов (линеек, циркулей, карандашей, рейсфедеров, бумаги и т. п.).

Метр как единица длины в первом определении был равен 1–10–7 части четверти длины парижского меридиана (то есть воображаемой линии на поверхности объемного земного шара). В современном определении метр - длина, равная 1 650 763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между строго определенными уровнями атома криптона 86. Излучение происходит в объемном пространстве между электронами, которые также занимают хотя и невообразимо маленький в сравнении с привычными макроскопическими человеческими мерками, но все-таки объем. Таким образом, реальные вещи, тела, процессы, с которыми сталкивается человек в практической деятельности, объемны. По существу, объемность (или емкость) и представляет собой реальную пространственную протяженность.

Измерение - процесс достаточно произвольный. В популярном детском мультфильме длину удава измеряют в попугаях. В повседневном быту тоже допустимо забыть о метрах и измерить длину или площадь в толщине пальцев или ширине ладони, в горстях песка или мешках картофеля. В прошлом вполне обходились частями человеческого тела и отношениями между ними, откуда и пошли все сажени, локти, шаги, футы, дюймы и т. п. Лишь на известном этапе развития науки и техники были введены эталоны, сделавшие устаревшими прежние способы измерений.

В далеком прошлом, на заре математики, практические потребности пастушества и земледелия вывели на первое место измерение длин и расстояний (а не, скажем, объемов и емкостей). Развитие строительной и землемерной практики обусловили переход к измерению углов и поверхностей. Абстрактная геометрическая наука, отражая логику развития практики и производства, двигалась от изучения линии через поверхность - к объему. Одно измерение прибавлялось к другому, в результате в классической Евклидовой геометрии объем оказался трехмерным (и соответственно плоскость - двухмерной, а линия - одномерной).

Однако в повседневной практике долго еще оставались измерения с помощью реальных объемных тел. Так, у древних индийцев одной из наиболее употребительных мелких единиц измерения (причем одновременно - веса и длины) выступала величина ячменного зерна (привлекались и еще более мелкие, по существу мельчайшие из видимых частицы - например, пылинка в солнечном луче). Длины измерялись в следующих единицах: восемь ячменных зернышек приравнивались к толщине пальца, четыре пальца - к объему кулака, а двадцать четыре - составляли «локоть», четыре локтя - величину индийского лука и т. д. - вплоть до мили, содержавшей четыре тысячи локтей. Современные каменщики, как еще строители в Древнем Египте, измеряют толщину кладки в кирпичах (так, толщина стен оценивается в полкирпича, в кирпич, полтора, два и т. д.). И кирпич, и ячменное зерно используются в обоих приведенных случаях, как одномерные (то есть недифференцированные по измерениям) объемы для измерения одномерной же длины, ширины, толщины. Понятно, что в тех же «одномерных единицах» можно измерить площадь или емкость (например, кувшина, мешка - с помощью ячменя, а вагона, кузова - с помощью кирпичей).

Принципиально допустимо, опираясь на понятие одномерного объема, построить сколько угодно мерную воображаемую геометрию, где площади и длины будут определяться в порядке, обратном логике геометрии Евклида. Фундаментальным, основополагающим понятием геометрической науки могли стать по линии и плоскости, а объем как непосредственное отражение реальной пространственности.

Например, говорят: такая-то комната (зал, дом, резервуар и т. п.) больше, чем другая; или: новый прибор (машина) более компактен и занимает меньше места (меньшее пространство), чем прежняя модель. При всей приблизительности приведенных сравнений реальная пространственная объемность выражена здесь в одном измерении - в отношении «больше - меньше». Разве при измерении линейкой поверхности стола одномерная линия получается не при помощи операций с двумя объемами (поскольку объемны и линейка, и стол, поверхность которого как сторона реальной объемности подвергается измерению)? Полученная линия и измеренная длина, а также их численные величины и являются результатом определенного сопоставления реальных объемных предметов.

Если бы в результате аналогичных сравниваний были выработаны единицы измерений одномерных объемов, а само понятие одномерного объема было положено в основание геометрии, - то в этом случае понятие линии естественно могло бы быть представлено в виде научной абстракции, вытекающей из одномерного объема, а именно: как кубический корень из единицы одномерного объема. Гипотетическая геометрия, построенная на таком основании, была бы отнюдь не менее полной, чем традиционная Евклидова, и так же бы отражала объективные свойства пространства. Однако представлять одномерность в этом случае в качестве сущности реальной пространственной объемности было бы так же недопустимо, как и отождествлять с пространственностью трехмерность и четырехмерность.

Пример того, как одни и те же математические понятия выражаются в различном числе измерений, можно найти, сравнивая традиционную геометрию с аналитической. В аналитической геометрии точка описывается в системе координат на плоскости - двумя числами (абсциссой и ординатой), а в пространстве - тремя числами (абсциссой, ординатой и аппликатой), - в результате чего точка может выступать и как двухмерная, и как трехмерная точка. Дополнив три координаты четвертой (временем), Г. Минковский сформулировал понятие мировой точки, выразив ее в четырех измерениях. При этом она не просто стала четырехмерной, но и обрела движение, превратившись в мировую линию. Открытие Минковского, сыгравшее значительную. роль в развитии физики, вовсе не явилось открытием четырехмерной сущности материального мира, но выступило одним из возможных опытов построения четырехмерной геометрии и описания в понятиях такой геометрии пространственности реальных вещей.

Как видим, именно принцип монистического Всеединства играет решающую роль при выявлении экзистенциального аспекта пространственности и временности (то есть аспекта, связанного с самим существованием этих коренных форм космического бытия). В познании закономерностей объективной действительности подлинно научные подходы не взаимоисключают, а взаимодополняют друг друга. Такая взаимодополнительность хорошо прослеживается в случае взаимосвязи между естественно-научным и космическо-философским осмыслением пространства и времени. Целостное понимание названных категорий обязательно включает реляционный подход, но не отождествляется с ним. Ибо последний, как правило, акцентирует внимание или на событийной стороне, абстрагируясь подчас от субстрата данных отношений и пространственно-временных характеристик, раскрывающих бытийную сторону и внутреннюю взаимосвязь.

Космистский же принцип монистического Всеединства требует рассматривать реальные пространственность и временность в их неразрывном единстве. Знание о бытийных (экзистенциальных) и реляционных аспектах пространственно-временной реальности не является монополией одного теоретического познания.

В этом убеждает и повседневный опыт. Так, длительность существования отдельного человека определяется временем его жизни - от момента рождения до момента кончины, а протяженность его существования как конкретного индивида определяется пространственными границами и формами тела. С другой стороны, любой человек (как и любое живое существо) вступает на протяжении всей своей жизни в многообразные пространственно-временные отношения с другими людьми, окружающей природой, орудиями, средствами, продуктами труда и т. д. В этом плане жизнь человека представляется как непрерывная цепь событий, и жизненное пространство не обязательно ограничивается домом, работой или местами отдыха, а может быть раздвинуто до космических масштабов, поскольку существование зависит от природно-космических факторов.

Как космически-природное существо человек является частью природы и Вселенной, его пространственно-временные характеристики (включая и равносторонние отношения) сродни тем, которыми обладает любое материальное тело. Но человек - прежде всего социальное существо; поэтому пространственно-временные события, в которых ему непрерывно приходится участвовать, имеют общественно-историческое содержание и по своему многообразию богаче любых несоциальных внешних и внутренних отношений.

Из книги Тайны НЛО автора Варакин Александр Сергеевич

ГЛАВА 27. Через тоннель во времени и пространстве Но возникновение жизни возможно не только на Марсе, который расположен в «жизненном поясе» вокруг Солнца. Недавние исследования Европы (спутник Юпитера, открытый Галилео Галилеем в 1610 году) принесли удивительные

ВРЕМЯ И ПРОСТРАНСТВО Мы должны четко понимать, что природа времени не столь проста, как кажется. Под «временем», как правило, понимается, с одной стороны, некоторое пространство, а с другой - движение по этому пространству.Мы привыкли измерять время периодом обращения

Из книги Тайна Воланда автора Бузиновский Сергей Борисович

12. «ТАК ПРОНЕСЛОСЬ НЕПОМЕРНОЕ ПРОСТРАНСТВО ВРЕМЕНИ» Перечитывая роман «Двенадцать стульев», обратите внимание на главу «Слесарь, попугай и гадалка». Сцена испытания самодельного мотоцикла, названного «прибором» и «загадочной машиной», подозрительно напоминает

Из книги АГХОРА II. КУНДАЛИНИ автора Свобода Роберт Е.

Время и пространство «Это проблема только в том случае, если тебе недостаёт терпения. Если ты решишь, что разыскать риши - это самое желанное для тебя, ты приступишь к этому делу, независимо от того, сколько жизней тебе на это потребуется. В конечном счёте это всего лишь

Из книги Самоучитель телепатии автора Азими К. С.

Из книги Выход в астрал автора Филлипс Осборн

12 Время и пространство Путешествия в астральное прошлое Связь с прошлым Установить контакт с ощущением прошлого Почувствовать влияние материального звена Выжать все Экстрасенсорные преграды Астральная последовательность прошлого Открыть свою силу

Из книги Концепция развития и совершенствования человеческого существа автора Баранова Светлана Васильевна

4.8. Появление Луны в пространстве и времени Земли и внедрение в людей биокомпьютеров Негуманоидам также удалось образовать в Солнечной системе одну из своих баз с гигантским Суперкомпьютером и расположить её в непосредственной близости от Земли. Этой негуманоидной

Из книги Послания Шамбалы. Духовное Общение с Учителем М. и Рерихами автора Абрамов Борис Николаевич

Пространство и время Пространство и время(1958. Июнь, 25) Пространство и время. Пространство нескольких измерений, и время как одно из его измерений. Тайну времени постичь нелегко. Углубляясь в рекорды пространства, можно вызвать из прошлого любую эпоху и видеть ее.

Из книги Пророчества знаменитых ясновидящих автора Пернатьев Юрий Сергеевич

Путешественник во времени и пространстве Личность блестящего аристократа графа Сен-Жермена поражает немыслимым количеством слухов, легенд и совершенно необъяснимых загадок. Даже его биография, несмотря на усилия исследователей, до сих пор до конца не прояснена. Точнее

Из книги Откуда пошел, как был организован и защищен мир автора Немировский Александр Иосифович

Мифы древней Индии во времени и пространстве Индию, не уступающую в величине всем странам Переднего Востока, вместе взятым, отличает, при редкостном природном многообразии, удивительная целостность и гармоничность духовного наследия. Эту целостность, складывавшуюся на

Из книги Я и Мой Большой Космос автора Климкевич Светлана Титовна

Время и Пространство 589 = Главное войдите в сакральный союз с вашей душой и духом = Учись сам, но не учи других. У всех один Учитель – Бог (33) = Человек несёт в себе творческую энергию Бога – Любовь «Числовые коды». Книга 2. Крайон Иерархия 25.01.2012 г.Я Есмь Что Я Есмь!Я Есмь Манас!

Из книги ОТКРЫТАЯ ТАЙНА автора

1. Время и пространство Мы часто не понимаем природу и преувеличиваем важность «времени» и «пространства».Нет таких «вещей» (они не существуют сами по себе): они обладают кажущимся существованием, то есть они «функционируют» только как механизм, позволяющий событиям,

Из книги Ты сам творишь свою судьбу. За гранью реальности автора Мелик Лора

Время, пространство В начале было Слово, и Слово было у Бога, и Слово было Бог. Всё чрез Него начало быть, и без Него ничто не начало быть, что начало быть. И Слово стало плотию и обитало с нами… Ин., 1: 1, 3, 14 Бог проявляется как вибрация, которая обнаруживается в виде

Из книги Энергетическое целительство для всех и каждого автора Бевелл Бретт

Пространство и время

всеобщие формы существования материи (См. Материя). П. и в. не существуют вне материи и независимо от неё.

Пространственными характеристиками являются положения относительно др. тел (координаты тел), расстояния между ними, углы между различными пространственными направлениями (отдельные объекты характеризуются протяжённостью и формой, которые определяются расстояниями между частями объекта и их ориентацией). Временные характеристики - «моменты», в которые происходят явления, продолжительности (длительности) процессов. Отношения между этими пространственными и временными величинами называются метрическими. Существуют также и топологические характеристики П. и в. - «соприкосновение» различных объектов, число направлений. С чисто пространственными отношениями имеют дело лишь в том случае, когда можно отвлечься от свойств и движения тел и их частей: с чисто временными - в случае, когда можно отвлечься от многообразия сосуществующих объектов.

Однако в реальной действительности пространственные и временные отношения связаны друг с другом. Их непосредственное единство выступает в движении материи; простейшая форма движения - перемещение - характеризуется величинами, которые представляют собой различные отношения П. и в. (скорость, ускорение) и изучаются кинематикой (См. Кинематика). Современная физика обнаружила более глубокое единство П. и в. (см. Относительности теория), выражающееся в совместном закономерном изменении пространственно-временных характеристик систем в зависимости от движения последних, а также в зависимости этих характеристик от концентрации масс в окружающей среде.

По мере углубления знаний о материи и движении (См. Движение) углубляются и изменяются научные представления о П. и в. Поэтому понять физический смысл и значение вновь открываемых закономерностей П. и в. можно только путём установления их связей с общими закономерностями взаимодействия и движения материи.

Понятия П. и в. являются необходимой составной частью картины мира в целом, поэтому входят в предмет философии. Учение о П. и в. углубляется и развивается вместе с развитием естествознания (См. Естествознание) и прежде всего физики (См. Физика). Из остальных наук о природе значительную роль в прогрессе учения о П. и в. сыграла Астрономия и в особенности Космология .

Развитие физики, геометрии и астрономии в 20 в. подтвердило правильность положений диалектического материализма о П. и в. В свою очередь диалектико-материалистическая концепция П. и в. позволяет дать правильную интерпретацию современной физической теории П. и в., вскрыть неудовлетворительность как субъективистского ее понимания, так и попыток «развить» её, отрывая П. и в. от материи.

Пространственно-временные отношения подчиняются не только общим закономерностям, но и специфическим, характерным для объектов того или иного класса, поскольку эти отношения определяются структурой материального объекта и его внутренними взаимодействиями. Поэтому такие характеристики, как размеры объекта и его форма, Время жизни , ритмы процессов, типы симметрии, являются существенными параметрами объекта данного типа, зависящими также от условий, в которых он существует. Особенно специфичны пространственные и временные отношения в таких сложных развивающихся объектах, как организм или общество. В этом смысле можно говорить об индивидуальных П. и в. таких объектов (например, о биологическом или социальном времени).

Основные концепции пространства и времени. Важнейшие философские проблемы, относящиеся к П. и в., - это вопросы о сущности П. и в., об отношении этих форм бытия к материи, об объективности пространственно-временных отношений и закономерностей.

На протяжении почти всей истории естествознания и философии существовали 2 основные концепции П. и в. Одна из них идёт от древних атомистов - Демокрит а, Эпикур а, Лукреция (См. Лукреций), которые ввели понятие пустого пространства и рассматривали его как однородное (одинаковое во всех точках) и бесконечное (Эпикур полагал, что оно не изотропно, т. е. неодинаково по всем направлениям); понятие времени тогда было разработано крайне слабо и рассматривалось как субъективное ощущение действительности. В новое время в связи с разработкой основ динамики (См. Динамика) эту концепцию развил И. Ньютон , который очистил её от Антропоморфизм а. По Ньютону, П. и в. суть особые начала, существующие независимо от материи и друг от друга. Пространство само по себе (абсолютное пространство) есть пустое «вместилище тел», абсолютно неподвижное, непрерывное, однородное и изотропное, проницаемое - не воздействующее на материю и не подвергающееся её воздействиям, бесконечное; оно обладает 3 измерениями. От абсолютного пространства Ньютон отличал протяжённость тел - их основное свойство, благодаря которому они занимают определённые места в абсолютном пространстве, совпадают с этими местами. Протяжённость, по Ньютону, если говорить о простейших частицах (атомах), есть начальное, первичное свойство, не требующее объяснения. Абсолютное пространство вследствие неразличимости своих частей неизмеримо и непознаваемо. Положения тел и расстояния между ними можно определять только по отношению к др. телам. Др. словами, наука и практика имеют дело только с относительным пространством. Время в концепции Ньютона само по себе есть нечто абсолютное и ни от чего не зависящее, чистая длительность, как таковая, равномерно текущая от прошлого к будущему. Оно является пустым «вместилищем событий», которые могут его заполнять, но могут и не заполнять; ход событий не влияет на течение времени. Время универсально, одномерно, непрерывно, бесконечно, однородно (везде одинаково). От абсолютного времени, также неизмеримого, Ньютон отличал относительное время. Измерение времени осуществляется с помощью часов, т. е. движений, которые являются периодическими. П. и в. в концепции Ньютона независимы друг от друга. Независимость П. и в. проявляется прежде всего в том, что расстояние между 2 данными точками пространства и промежуток времени между 2 событиями сохраняют свои значения независимо друг от друга в любой системе отсчёта, а отношения этих величин (скорости тел) могут быть любыми.

Ньютон подверг критике идею Р. Декарт а о заполненном мировом пространстве, т. е. о тождестве протяжённой материи и пространства.

Концепция П. и в., разработанная Ньютоном, была господствующей в естествознании на протяжении 17-19 вв., т.к. она соответствовала науке того времени - евклидовой геометрии, классической механике и классической теории тяготения. Законы ньютоновой механики справедливы только в инерциальных системах отсчёта (См. Инерциальная система отсчёта). Эта выделенность инерциальных систем объяснялась тем, что они движутся поступательно, равномерно и прямолинейно именно по отношению к абсолютному П. и в. и наилучшим образом соответствуют последним.

Согласно ньютоновой теории тяготения, действия от одних частиц вещества к Другим передаются мгновенно через разделяющее их пустое пространство. Ньютонова концепция П. и в., т. о., соответствовала всей физической картине мира той эпохи, в частности представлению о материи как изначально протяжённой и по природе своей неизменной. Существенным противоречием концепции Ньютона было то, что абсолютное П. и в. оставались в ней непознаваемыми путём опыта. Согласно принципу относительности классической механики, все инерциальные системы отсчёта равноправны и невозможно отличить, движется ли система по отношению к абсолютному П. и в. или покоится. Это противоречие служило доводом для сторонников противоположной концепции П. и в., исходные положения которой восходят ещё к Аристотелю; это представление о П. и в. было разработано Г. Лейбниц ем, опиравшимся также на некоторые идеи Декарта. Особенность лейбницевой концепции П. и в. состоит в том, что в ней отвергается представление о П. и в. как о самостоятельных началах бытия, существующих наряду с материей и независимо от неё. По Лейбницу, пространство - это порядок взаимного расположения множества тел, существующих вне друг друга, время - порядок сменяющих друг друга явлений или состояний тел. При этом Лейбниц в дальнейшем включал в понятие порядка также и понятие относительной величины. Представление о протяжённости отдельного тела, рассматриваемого безотносительно к другим, по концепции Лейбница, не имеет смысла. Пространство есть отношение («порядок»), применимое лишь ко многим телам, к «ряду» тел. Можно говорить только об относительном размере данного тела в сравнении с размерами других тел. То же можно сказать и о длительности: понятие длительности применимо к отдельному явлению постольку, поскольку оно рассматривается как звено в единой цепи событий. Протяжённость любого объекта, по Лейбницу, не есть первичное свойство, а обусловлено силами, действующими внутри объекта; внутренние и внешние взаимодействия определяют и длительность состояния; что же касается самой природы времени как порядка сменяющихся явлений, то оно отражает их причинно-следственную связь. Логически концепция Лейбница связана со всей его философской системой в целом.

Однако лейбницева концепция П. и в. не играла существенной роли в естествознании 17-19 вв., т.к. она не могла дать ответа на вопросы, поставленные наукой той эпохи. Прежде всего воззрения Лейбница на пространство казались противоречащими существованию вакуума (только после открытия физического поля в 19 в. проблема вакуума предстала в новом свете); кроме того, они явно противоречили всеобщему убеждению в единственности и универсальности евклидовой геометрии; наконец, концепция Лейбница представлялась непримиримой с классической механикой, поскольку казалось, что признание чистой относительности движения не даёт объяснения преимущественной роли инерциальных систем отсчёта. Т. о., современное Лейбницу естествознание оказалось в противоречии с его концепцией П. и в., которая строилась на гораздо более широкой философской основе. Только два века спустя началось накопление научных фактов, показавших ограниченность господствовавших в то время представлений о П. и в.

Понятия пространства и времени в философии и естествознании 18-19 вв. Философы-материалисты 18-19 вв. решали проблему П. и в. в основном в духе концепции Ньютона или Лейбница, хотя, как правило, полностью не принимали какую-либо из них. Большинство философов-материалистов выступало против ньютоновского пустого пространства. Ещё Дж. Толанд указывал, что представление о пустоте связано со взглядом на материю как на инертную, бездеятельную. Таких же воззрений придерживался и Д. Дидро . Ближе к концепции Лейбница стоял Г. Гегель . В концепциях субъективных идеалистов и агностиков проблемы П. и в. сводились главным образом к вопросу об отношении П. и в. к сознанию, восприятию. Дж. Беркли отвергал ньютоновское абсолютное П. и в., но рассматривал пространственные и временные отношения субъективистски, как порядок восприятий; у него не было и речи об объективных геометрических и механических законах. Поэтому берклианская точка зрения не сыграла существенной роли в развитии научных представлений о П. и в. Иначе обстояло дело с воззрениями И. Кант а, который сначала примыкал к концепции Лейбница. Противоречие этих представлений и естественнонаучных взглядов того времени привело Канта к принятию ньютоновой концепции и к стремлению философски обосновать её. Главным здесь было объявление П. и в. априорными формами человеческого созерцания, т. е. обоснование их абсолютизации. Взгляды Канта на П. и в. нашли немало сторонников в конце 18 - 1-й половине 19 вв. Их несостоятельность была доказана лишь после создания и принятия неевклидовой геометрии (См. Неевклидовы геометрии), которая по существу противоречила ньютоновому пониманию пространства. Отвергнув его, Н. И. Лобачевский и Б. Риман утверждали, что геометрические свойства пространства, будучи наиболее общими физическими свойствами, определяются общей природой сил, формирующих тела.

Воззрения диалектического материализма на П. и в. были сформулированы Ф. Энгельсом. По Энгельсу, находиться в пространстве - значит быть в форме расположения одного возле другого, существовать во времени - значит быть в форме последовательности одного после другого. Энгельс подчёркивал, что «... обе эти формы существования материи без материи суть ничто, пустые представления, абстракции, существующие только в нашей голове» (Маркс К. и Энгельс Ф., Соч., 2 изд., т. 20, с. 550).

Кризис механистического естествознания на рубеже 19-20 вв. привёл к возрождению на новой основе субъективистских взглядов на П. и в. Критикуя концепцию Ньютона и правильно подмечая её слабые стороны, Э. Мах снова развил взгляд на П. и в. как на «порядок восприятий», подчёркивая опытное происхождение аксиом геометрии. Но опыт понимался Махом субъективистски, поэтому и геометрия Евклида, и геометрии Лобачевского и Римана рассматривались им как различные способы описания одних и тех же пространственных соотношений. Критика субъективистских взглядов Маха на П. и в. была дана В. И. Лениным в книга «Материализм и эмпириокритицизм».

Развитие представлений о пространстве и времени в 20 в. В конце 19 - начале 20 вв. произошло глубокое изменение научных представлений о материи и, соответственно, радикальное изменение понятий П. и в. В физическую картину мира вошла концепция поля (см. Поля физические) как формы материальной связи между частицами вещества, как особой формы материи. Все тела, т. о., представляют собой системы заряженных частиц, связанных полем, передающим действия от одних частиц к другим с конечной скоростью - скоростью света. Полагали, что поле - это состояние Эфир а, абсолютно неподвижной среды, заполняющей мировое абсолютное пространство. Позже было установлено (Х. Лоренц и др.), что при движении тел с очень большими скоростями, близкими к скорости света, происходит изменение поля, приводящее к изменению пространственных и временных свойств тел; при этом Лоренц считал, что длина тел в направлении их движения сокращается, а ритм происходящих в них физических процессов замедляется, причём пространственные и временные величины изменяются согласованно.

Вначале казалось, что таким путём можно будет определить абсолютную скорость тела по отношению к эфиру, а следовательно, по отношению к абсолютному пространству. Однако вся совокупность опытов опровергла этот взгляд. Было установлено, что в любой инерциальной системе отсчёта все физические законы, включая законы электромагнитных (и вообще полевых) взаимодействий, одинаковы. Специальная теория относительности (см. Относительности теория) А. Эйнштейна, основанная на двух фундаментальных положениях - о предельности скорости света и равноправности инерциальных систем отсчёта, явилась новой физической теорией П. и в. Из неё следует, что пространственные и временные отношения - длина тела (вообще расстояние между двумя материальными точками) и длительность (а также ритм) происходящих в нём процессов - являются не абсолютными величинами, как утверждала ньютонова механика, а относительными. Частица (например, нуклон) может проявлять себя по отношению к медленно движущейся относительно неё частице как сферическая, а по отношению к налетающей на неё с очень большой скоростью частице - как сплющенный в направлении движения диск. Соответственно, время жизни медленно движущегося заряженного π-мезона составляет Пространство и время 10 -8 сек , а быстро движущегося (с околосветовой скоростью) - во много раз больше. Относительность пространственно-временных характеристик тел полностью подтверждена опытом. Отсюда следует, что представления об абсолютном П. и в. несостоятельны. П. и в. являются именно общими формами координации материальных явлений, а не самостоятельно существующими (независимо от материи) началами бытия. Теория относительности исключает представление о пустых П. и в., имеющих собственные размеры. Представление о пустом пространстве было отвергнуто в дальнейшем и в квантовой теории поля с его новым понятием вакуума (см. Вакуум физический). Дальнейшее развитие теории относительности (см. Тяготение) показало, что пространственно-временные отношения зависят также от концентрации масс. При переходе к космическим масштабам геометрия П.-в. не является евклидовой (или «плоской», т. е. не зависящей от размеров области П.-в.), а изменяется от одной области космоса к другой в зависимости от плотности масс в этих областях и их движения (см. Космология , где изложен также вопрос о конечности или бесконечности П. и в.). В масштабах метагалактики геометрия пространства изменяется со временем вследствие расширения метагалактики. Т. о., развитие физики и астрономии доказало несостоятельность как априоризма Канта, т. е. понимания П. и в. как априорных форм человеческого восприятия, природа которых неизменна и независима от материи, так и ньютоновой догматической концепции П. и в.

Связь П. и в. с материей выражается не только в зависимости законов П. и в. от общих закономерностей, определяющих взаимодействия материальных объектов. Она проявляется и в наличии характерного ритма существования материальных объектов и процессов - типичных для каждого класса объектов средних времён жизни и средних пространственных размеров.

Из изложенного следует, что П. и в. присущи весьма общие физические закономерности, относящиеся ко всем объектам и процессам. Это касается и проблем, связанных с топологическими свойствами П. и в. Проблема границы (соприкосновения) отдельных объектов и процессов непосредственно связана с поднимавшимся ещё в древности вопросом о конечной или бесконечной делимости П. и в., их дискретности или непрерывности. В античной философии этот вопрос решался чисто умозрительно. Высказывались, например, предположения о существовании «атомов» времени (Зенон). В науке 17-19 вв. идея атомизма П. и в. потеряла какое-либо значение. Ньютон считал, что П. и в. реально разделены до бесконечности. Этот вывод следовал из его концепции пустых П. и в., наименьшими элементами которых являются геометрическая точка и момент времени («мгновения» в буквально смысле слова). Лейбниц полагал, что хотя П. и в. делимы неограниченно, но реально не разделены на точки - в природе нет объектов и явлений, лишённых размера и длительности. Из представления о неограниченной делимости П. и в. следует, что и границы тел и явлений абсолютны. Представление о непрерывности П. и в. более укрепилось в 19 в. с открытием поля; в классическом понимании поле есть абсолютно непрерывный объект.

Проблема реальной делимости П. и в. была поставлена только в 20 в. в связи с открытием в квантовой механике неопределённостей соотношения (См. Неопределённостей соотношение), согласно которому для абсолютно точной локализации микрочастицы необходимы бесконечно большие импульсы, что физически не может быть осуществлено. Более того, современная физика элементарных частиц показывает, что при очень сильных воздействиях на частицу она вообще не сохраняется, а происходит даже множественное рождение частиц. В действительности не существует реальных физических условий, при которых можно было бы измерить точное значение напряжённостей поля в каждой точке. Т. о., в современной физике установлено, что невозможна не только реальная разделённость П. и в. на точки, но принципиально невозможно осуществить процесс их реального бесконечного разделения. Следовательно, геометрическое понятия точки, кривой, поверхности являются абстракциями, отражающими пространственные свойства материальных объектов лишь приближённо. В действительности объекты отделены друг от друга не абсолютно, а лишь относительно. То же справедливо и по отношению к моментам времени. Именно такой взгляд на «точечность» событий вытекает из т. н. теории нелокального поля (см. Нелокальная квантовая теория поля). Одновременно с идеей нелокальности взаимодействия разрабатывается гипотеза о квантовании П. и в., т. е. о существовании наименьших длины и длительности (см. Квантование пространства-времени). Сначала предполагали, что «квант» длины - 10 -13 см (порядка классического радиуса электрона или порядка «длины» сильного взаимодействия (См. Сильные взаимодействия)). Однако с помощью современных ускорителей заряженных частиц (См. Ускорители заряженных частиц) исследуются явления, связанные с длинами 10 -14 -10 -15 см; поэтому значения кванта длины стали отодвигать ко всё меньшим значениям (10 -17 , «длина» слабого взаимодействия (См. Слабые взаимодействия), и даже 10 -33 см ).

Решение вопроса о квантовании П. и в. тесно связано с проблемами структуры элементарных частиц (См. Элементарные частицы). Появились исследования, в которых вообще отрицается применимость к субмикроскопическому миру понятий П. и в. Однако понятия П. и в. не должны сводиться ни к метрическим, ни к топологическим отношениям известных типов.

Тесная взаимосвязь пространственно-временных свойств и природы взаимодействия объектов обнаруживается также и при анализе симметрии П. и в. Ещё в 1918 (Э. Нётер) было доказано, что однородности пространства соответствует закон сохранения импульса, однородности времени - закон сохранения энергии, изотропности пространства - закон сохранения момента количества движения. Т. о., типы симметрии П. и в. как общих форм координации объектов и процессов взаимосвязаны с важнейшими сохранения законами (См. Сохранения законы). Симметрия пространства при зеркальном отражении оказалась связанной с существенной характеристикой микрочастиц - с их Чётность ю.

Одной из важных проблем П. и в. является вопрос о направленности течения времени. В ньютоновой концепции это свойство времени считалось само собой разумеющимся и не нуждающимся в обосновании. У Лейбница необратимость течения времени связывалась с однозначной направленностью цепей причин и следствий. Современная физика конкретизировала и развила это обоснование, связав его с современным пониманием причинности (См. Причинность). По-видимому, направленность времени связана с такой интегральной характеристикой материальных процессов, как Развитие , являющееся принципиально необратимым.

К проблемам П. и в., также обсуждавшимся ещё в древности, относится и вопрос о числе измерений П. и в. В ньютоновой концепции это число считалось изначальным. Однако ещё Аристотель обосновывал трехмерность пространства числом возможных сечений (делений) тела. Интерес к этой проблеме возрос в 20 в. с развитием топологии (См. Топология). Л. Брауэр установил, что размерность пространства есть топологический инвариант - число, не изменяющееся при непрерывных и взаимно однозначных преобразованиях пространства. В ряде исследований была показана связь между числом измерений пространства и структурой электромагнитного поля (Г. Вейль), между трехмерностью пространства и спиральностью элементарных частиц. Всё это показало, что число измерений П. и в. неразрывно связано с материальной структурой окружающего нас мира.

Лит.: Энгельс Ф., Диалектика природы, Маркс К., Энгельс Ф., Соч., 2 изд., т. 20; его же, Анти-Дюринг, там же; Ленин В. И., Материализм и эмпириокритицизм, Полное собрание соч., 5 изд., т. 18; Эйнштейн А., Основы теории относительности, 2 изд., М. - Л., 1935; Ньютон И., Математические начала натуральной философии, М. - Л., 1936; Марков М. А., Гипероны и К-мезоны, М., 1958, § 34; Свидерский В. И., Пространство и время, М., 1958; Полемика Г. Лейбница и С. Кларка по вопросам философии и естествознания (1715-1716 гг.), [Л.], 1960; Фок В. А., Теория пространства, времени и тяготения, 2 изд., М., 1961; Штейнман Р. Я., Пространство и время, М., 1962; Грюнбаум А., Философские проблемы пространства и времени, пер. с англ., М., 1969; Мостепаненко А. М., Пространство и время в макро-, мега- и микромире, М., 1974; Jammer М., Concepts of space, Camb., 1954.

Что такое пространство и время?

Пространство и время традиционно рассматривались в философии и науке как основные формы существования материи, ответственные за расположение, структурность и протяженность отдельных элементов материи относительно друг друга и за закономерную координацию сменяющих друг друга явлений. Характеристиками пространства считались однородность - одинаковость свойств во всем пространстве и изотропность - независимость свойств от направления. Время также считалось однородным, т.е. любой процесс в принципе повторим через некоторый промежуток времени. С этим свойством связана симметрия мира, которая имеет большое значение для его познания. Пространство рассматривалось как трехмерное, а время как одномерное и идущее в одном направлении - от прошлого к будущему. Время необратимо, но во всех физических законах от перемены знака времени на противоположный ничего не меняется и, стало быть, физически будущее неотличимо от прошедшего.

Таким образом, пространство есть всеобщая объективная форма существования материи, являющаяся необходимым условием возникновения и движения конкретных материальных систем. Понятие «пространство» выражает:

  • - взаимное расположение материальных систем (объектов) впереди, позади, вне, внутри, около, далеко, близко и т. д.;
  • - способность их занимать определенный объем, иметь протяженность - длину, ширину и высоту;
  • - свойство материальных объектов иметь определенную форму, структуру.

Для определения положения в пространстве необходимо задать три координаты - широту, долготу и высоту. Это означает, что пространство трехмерно. Евклид построил геометрию трехмерного пространства, известную научном обиходе как евклидова геометрия. Для определения положения в пространстве Р. Декарт ввел прямоугольную систему координат -x,y,zДубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Основной курс в вопросах и ответах: учеб. пособие. Стр. 69..

«Я прекрасно знаю, что такое время, пока не думаю об этом. Но стоит задуматься -- и вот я уже не знаю, что есть время», -- слова, сказанные много веков назад Августином Блаженным, верны и в наши дни. Но это не значит, что над сущностью времени не надо вообще задумываться. И на пороге нового тысячелетия мы подводим итоги своих знаний о природе времени, чтобы затем вновь отправиться в путешествие сквозь годы, познавая суть времени все лучше и все глубже.

Время есть всеобщая объективная форма существования движущейся материи, являющаяся необходимым условием возникновения и изменения конкретных материальных систем и выражающая структурность, темп и длительность материальных процессов, и объективную последовательность событий. Следовательно, понятие «время» выражает также всеобщее свойство таких материальных систем и процессов, как:

  • - длительность существования предметов, систем и развития их отдельных фаз, сторон, ступеней и т.д.;
  • - порядок следования и смена состояний, известная последовательность процессов (до, после, одновременно и т.п.).

Несмотря на отдельное описание их свойств, пространство и время - это не самостоятельные сущности, а коренные формы бытия, существования движущихся материальных систем. Пространство и время представляют собой формы, в которых проявляется активность материи. Им присущи такие всеобщие свойства, как объективность, безграничность и бесконечность, единство абсолютности и относительности, прерывности и непрерывности. Так, например, они абсолютны в том смысле, что составляют всеобщие условия всякого бытия, они относительны, потому что в своих конкретных свойствах зависят от состояния движущейся материи.

Несмотря на наличие общих свойств, пространство и время имеют свою специфику, а в ряде существенных свойств они различны. Пространство трехмерно и обладает свойством симметрии, а время - одномерно и однонаправленно, течет от прошлого к настоящему и от него к будущему. В одномерном времени, его необратимости выражен непосредственный характер связи между меняющимися состояниями материальных объектов. А также охарактеризована общая тенденция следования одних материальных явлений за другими; переход от низших форм к высшим, от простых к более сложным системным образованиям.

Пространство есть единство бесконечного и конечного. Бесконечность пространства проявляется абсолютным характером движущейся материи, отсутствием каких - либо конечных, застывших состояний, неисчерпаемостью в структурном отношении и качественными превращениями материи. Бесконечность времени состоит в том, что материя вечна в прошлом и будущем, что время - это всеобщая форма существования бесконечной материи.

Конечность пространства выражается в прерывности движения, дискретности и дифференцированности материальных систем. Точно так же время складывается из бесконечного множества длительностей существования отдельных материальных систем, где протекают необратимые процессы.

В физике теория пространства и времени с метафизических позиций была основана Ньютоном. Он различал абсолютные и относительные пространство и время. Относительные пространство и время - это чувственно воспринимаемые зависимости между материальными телами, абсолютные - это математические пространство и время, которые независимы от материи, друг от друга и составляют пустые вместилища для материи. Тела, находясь в пространстве и двигаясь в нем, не взаимодействуют с ним. Пространство, по Ньютону, является абсолютной системой отсчета и остается всегда неподвижным, однородным, обладает всюду, во всех точках и направлениях одинаковыми геометрическими свойствами. Время Ньютон определял как чистую длительность и считал, что оно, также как пространство, служит абсолютной системой отсчета, благодаря чему якобы становится возможным изменение во времени тех или иных реальных процессов, происходящих в пустом пространстве. Но эти реальные процессы, происходящие во времени, не взаимодействуют с абсолютным временем. Это был метафизических взгляд на пространство и время применительно к механическим процессам Гусейханов М.К. Концепции современного естествознания: Учебник. Стр. 70- 72.. О том, как развивались дальнейшие представления и целостная картина представлений о пространстве и времени самых изящных умов разных эпох будет сказано в следующем разделе.


Что есть время?
Формирование сети
Вывод СТО
Вывод ОТО (Общей теории относительности)
В поисках вселенной
Ок, покажите мне Вселенную
Что требуется?
Но пришло ли время? Сто лет назад Альберт Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности - блестящую, элегантную теорию, которая пережила целый век и открыла единственный успешный путь к описанию пространства-времени (пространственно-временного континуума ).

Есть много различных моментов в теории, указывающих, что общая теория относительности - не последняя точка в истории о пространстве-времени. И в самом деле, пускай мне нравится ОТО как абстрактная теория, однако я пришел к мысли, что она, возможно, на целый век увела нас от пути познания истинной природы пространства и времени.

Я размышлял об устройстве пространства и времени немногим более сорока лет. В начале, будучи молодым физиком-теоретиком, я просто принимал эйнштейновскую математическую постановку задачи специальной и общей теории относительности, а так же занимался некоторой работой в квантовой теории поля, космологии и других областях, основываясь на ней.

Но около 35 лет назад, отчасти вдохновленный своим опытом в технических областях, я начал более детально исследовать фундаментальные вопросы теоретической науки, с чего и начался мой длинный путь выхода за рамки традиционных математических уравнений и использования вместо них вычислений и программ как основных моделей в науке. Вскоре после этого мне довелось выяснить , что даже очень простые программы могут демонстрировать очень сложное поведение, а затем, спустя годы, я обнаружил, что системы любого вида могут быть представлены в терминах этих программ.

Воодушевившись этим успехом, я стал размышлять, может ли это иметь отношение к важнейшему из научных вопросов - физической теории всего.

Во-первых, такой подход казался не слишком перспективным - хотя бы потому, что модели, которые я изучал (клеточные автоматы) , казалось, работали так, что это полностью противоречило всему тому, что я знал из физики. Но где-то в 88-м году - в то время, когда вышла первая версия Mathematica , я начал понимать, что если бы я изменил свои представления о пространстве и времени, возможно, это к чему то бы меня привело.

Простая теория всего?

Из статьи вовсе не кажется очевидным , что теория всего для нашей вселенной должна быть проста. И в самом деле, история физики привносит дополнительные сомнения, ведь чем больше мы узнаем, тем вещи оказываются более сложными, во всяком случае, в терминах математического аппарата, вводимого ими. Но, как отмечалось, к примеру, богословами много веков назад, есть очевидная черта нашей вселенной - в ней есть порядок. Частицы нашей вселенной не просто подчиняются каким-то своим законам, но и подчиняются определённому набору общих законов.

Но насколько простой может быть теория всего для нашей Вселенной? Скажем, мы можем представить её в виде программы, допустим, в Wolfram Language . Насколько большой будет эта программа? Будет ли оно сравнима с длиной человеческого генома, или больше походить по объему на операционную систему? Или же она будет значительно меньше?

Если бы я отвечал на этот вопрос до того, как начал исследовать вычислительную вселенную простых программ, я бы, скорее всего, ответил, что подобная программа должна быть чем то весьма сложным. Однако мне удалось обнаружить, что в вычислительной вселенной даже чрезвычайно простые программы могут демонстрировать сколь угодно сложное поведение (этот факт отражен в общем принципе вычислительной эквивалентности).

Структура данных Вселенной

Но какой должна быть такая программа? Ясно одно : если программа и вправду может быть чрезвычайно простой, то она будет слишком мала для того, чтобы в явной форме кодировать некоторые очевидные особенности нашей Вселенной, такие как массы частиц, разного рода симметрию, или даже пространственную размерность. Все эти вещи должны появляться каким-то образом из чего-то более низкоуровневого и фундаментального.

Но если поведение вселенной определяются простой программой, то какова структура данных, с которыми эта программа работает? Сперва я предположил, что это должно быть нечто простое для описания, как, к примеру, структура клеток, которая появляется в клеточном автомате. Но даже если подобная структура хорошо работает для описания моделей различных вещей , представляется, что она должна быть весьма неправдоподобной для фундаментальных физических моделей. Да, можно найти такие правила, что будут демонстрировать поведение , которое в большом масштабе не будет показывать очевидное свойства структуры. Однако если физика действительно может описываться некоторой простой моделью, то представляется, что столь жёсткая структура для пространства не может быть в неё включена, и что свойства пространства должны из чего-то проистекать.

Так какова альтернатива? Нам потребуется более низкоуровневое понятие, чем пространство, из которого оное и будет рождаться. Также нам потребуется базовая структура данных, которая будет максимально гибкой. Я размышлял об этом много лет, изучая самые разнообразные вычислительные и математические формальные системы. Но в конце концов я понял, что по сути все, с чем я сталкивался, может быть представлено одним способом - с помощью сетей.

Пространство как граф

Так может ли пространство состоять из чего-то подобного ? В классической физике и ОТО пространство не представляется как состоящее из чего бы то ни было. Оно представляется в виде некоторой математической конструкции, которая служит чем-то вроде сцены, на которой имеется непрерывный диапазон возможных положений, занимаемых разными объектами.

Однако можем ли мы точно сказать, что пространство является непрерывным? Когда квантовая механика зарождалась, была популярна идея о том, что пространство, как и всё остальное, квантуется. Но было не ясно, как эту идею можно сопрячь со СТО, собственно, не было и явных доказательств дискретности пространства. Когда я начал заниматься физикой в семидесятых, обсуждение дискретности пространства сошло на нет, плюс экспериментально было доказано, что в масштабах до 10 -18 м (1/1000 радиуса протона, или аттометр) дискретности не наблюдается. Спустя 40 лет и десятки миллиардов долларов, потраченные на ускорители частиц, в масштабах до 10 -22 м (или 100 йоктометров) дискретность пространства так и не обнаружили.

Однако есть мнение, что она должна проявиться в масштабах около планковской длины - 10 -34 метра. Но когда люди размышляют об этом , скажем, в контексте спиновых сетей, петлевой гравитации или чего бы ты ни было, то они склонны предполагать, что всё, что там происходит, тесно связано с формализмами и понятиями квантовой механики.

Но что, если пространство - вероятно, в планковских масштабах - есть лишь старый добрый граф, лишённый квантовых свойств? Звучит не особо впечатляюще, однако для задания подобного графа требуется значительно меньше информации - достаточно просто сказать, какие узлы с какими соединены.

Но как подобное может порождать пространство? Прежде всего, откуда на больших масштабах возникает видимая непрерывность пространства? На самом деле, всё очень даже просто: это может быть следствием большого количество узлов и связей. Немного напоминает то, что происходит в жидкостях - скажем, в воде. В малых масштабах мы можем наблюдать молекулы, мечущиеся в тепловом движении. Однако масштабный эффект заставляет все эти молекулы порождать то, что мы воспринимаем как непрерывную жидкость.

Так получилось, что в середине 80-х я много времени уделял изучению этого феномена - это было частью моей работы, в которой я разбирался в природе кажущейся случайности турбулентных потоков жидкости . В частности, мне удалось показать, что если представить молекулы как клетки клеточного автомата, то их крупномасштабное поведение будет точно описываться дифференциальными уравнениями для потоков жидкости.

И потому, когда я начал размышлять о возможности существования подструктуры пространства, которое можно представить в виде сети, мне подумалось, что здесь можно использовать те же методы, и что это может свести уравнения ОТО Эйнштейна к другим, существенно более низкоуровневым.

Может быть, нет ничего, кроме пространства

Хорошо. Допустим, пространство есть сеть. Но что можно сказать обо всех вещах, располагаемых в пространстве? Что можно сказать об электронах, кварках, протонах и прочем? Стандартные физические представления говорят о том, что пространство есть сцена, на которой располагаются частицы, струны или что бы то ни было. Однако подобное представление становится весьма сложным. Но есть и более простой вариант: возможно, всё в нашей вселенной состоит из пространства.

В последние годы своей жизни Эйнштейн был весьма увлечен этой идеей . Он полагал, что, быть может, такие частицы, как электроны, можно рассматривать как нечто вроде черных дыр, что состоят из одного лишь пространства. Однако, опираясь лишь на формализм ОТО, Эйнштейн не смог развить эту идею, в результате чего она была заброшена.

И, так уж было, что за сотню лет до этого в умах некоторых людей жили подобные идеи. Это были времена до СТО, когда люди думали, что пространство заполнено средой, подобной жидкости - эфиром (по иронии судьбы в настоящее время мы вернулись к модели заполненного пространства - полем Хиггса , квантовыми флуктуациями в вакууме и прочим). Между тем, было понятно, что существуют различные типы атомов, соответствующие различным химическим элементам. И было выдвинуто предположение (в частности, Кельвином), что разным атомам можно сопоставить различные узлы эфира .

Это интересная идея, хоть и неправильная. Но, представляя пространство как сеть, можно рассмотреть схожую идею: возможно, частицы соответствуют определенным структурам сети . Быть может, всё сущее во вселенной есть сеть, а материи соответствуют какие-то структуры этой сети. Подобные вещи легко можно обнаружить на поле клеточного автомата. Даже если каждая клетка подчиняется некоторым простым правилам, в системе появляются определенные структуры со своими свойствами - прямо как частицы с физикой взаимодействия друг с другом.

То, как всё это может реализовываться на сетях - отдельная и очень большая тема. Однако сперва нам стоит обсудить одну очень важную вещь - время.

Что есть время?

В 19-ом веке были понятия пространства и времени. Оба описывались координатами, а с помощью некоторых математических формализмов появлялись схожим путем. Однако мысль о том, что пространство и время в некотором роде есть одно и то же, не была в ходу. Но потом появился Эйнштейн с ОТО, и люди начали говорить о пространстве-времени , в котором пространство и время есть грани некоего единого понятия.

Оно вносит множество смыслов в СТО, в которой, к примеру, перемещение с переменной скоростью есть суть вращение в четырехмерном пространстве-времени. И весь этот век физики полагали пространство-время некоей сущностью, в которой пространство и время не имеют фундаментальных различий.

Но теперь все становится немного сложнее. Ведь может быть много мест в сети, где можно применить подобное правило. Так что определяет порядок обработки каждого фрагмента?

По сути, каждое возможное упорядочение соответствует своему временному потоку. И можно было бы вообразить теорию, в которой все потоки имеют место быть, и наша вселенная имеет множественную историю .

Но мы можем обойтись и без этой гипотезы. Вместо этого, вполне возможно, существует лишь одна нить времени - и это хорошо соотносится с тем, что мы знаем о мире, с нашим опытом. И чтобы понять это, нам следует сделать нечто наподобие того, что сделал Эйнштейн, формулируя СТО: нам следует ввести более реалистичную модель того, чем может являться наблюдатель.

Излишне говорить, что какой-либо реальный наблюдатель должен иметь возможность существовать в нашей вселенной. Таким образом, если вселенная представляет собой сеть, то наблюдатель должен быть некоей частью этой сети. Вспомним теперь о постоянных небольших изменениях, которые происходят в сети. Чтобы знать, что подобное изменение (обновление) произошло, наблюдатель и сам должен быть изменен (обновлен).

И тут вещи приобретают интересный оборот. Если сеть ведет себя как неискаженное в пространстве большей размерности d -мерное пространство, то число узлов всегда будет около r d . Но если поведение подобно искривленному пространству (как в ОТО), то будет иметь место поправочный член, пропорциональный такому математическому объекту, как тензор Риччи . И это весьма интересно, ведь тензор Риччи как раз и возникает в уравнениях Эйнштейна.

Тут много математических сложностей. Следует рассмотреть кратчайшие пути - геодезические линии сети. Следует понять, как сделать что бы то ни было не только в пространстве, но и на сети с течением времени. Так же следует понять то, до каких масштабов проявляются свойства сети.

При выводе математических результатов важно иметь возможность получать разного рода средние значения. По сути, это подобно выведению уравнений для жидкости из динамики молекул: нужно иметь возможность принимать среднее из некоторого диапазона случайных значений в низкоуровневых взаимодействиях.

Но хорошая новость заключается в том, что существует необъятное количество систем, построенных даже на чрезвычайно простых правилах, которые подобны цифрам числа пи , то есть для любых прикладных целей являются достаточно случайными . Получается, что даже если особенности причинной сети полностью определены для того, кто знает исходное состояние сети, то большая часть этих особенностей будут являться, по сути, случайными.

Вот что имеем в итоге. Если ввести предположение об эффективной микроскопической случайности и предположить, что поведение системы в целом не приводит к изменению во всех ограничивающих размерностях, то из этого следует, что масштабное поведение системы удовлетворяет уравнениям Эйнштейна !

Полагаю, это очень интересно. Уравнения Эйнштейна можно получить практически из ничего. Это означает, что эти простые сети воспроизводят черты гравитации, которые мы знаем из современной физики.

Есть ряд деталей, которые не подходят под формат этой статьи. Многие из них я озвучивал довольно давно в NKS , особенно в заметках в конце.

Некоторые из вещей, возможно, стоит упомянуть. Во-первых, стоит отметить, что эти базисные сети не только представляются в обычном непрерывно определенном пространстве, но и не определяют такие топологические понятия, как внутри и снаружи. Все эти понятия являются следствием и выводятся.

Когда дело доходит до вывода уравнений Эйнштейна, тензоры Риччи рождаются из геодезических линий на сети вместе с ростом сфер, которые берут начало из каждой точки на геодезической линии.

Полученные уравнения Эйнштейна являются уравнениями Эйнштейна для вакуума. Но как и в случае с гравитационными волнами, можно эффективно отделить особенности пространства, связанные с материей, а затем получить полные уравнения Эйнштейна в терминах материи-энергии-импульса.

Когда я пишу это, то понимаю, насколько легко скатываюсь к «языку физиков» (вероятно, это связано с тем, что я занимался физикой в молодости...). Но достаточно просто сказать, что на высоком уровне появляется захватывающая вещь, которая заключается в том, что из простой идеи о сетях и причинно-следственно инвариантных правил замены можно вывести уравнения ОТО. Сделав удивительно мало, мы получаем яркую звезду физики 20-го века: общую теорию относительности.

Частицы, квантовая механика и прочее

Весьма здорово - иметь возможность вывести ОТО. Но на этом физика не заканчивается. Другой очень важной её частью является квантовая механика . Боюсь, я не смогу в рамках этой статьи подробно развернуть эту тему, но, по-видимому, такие частицы, как электроны, кварки или бозоны Хиггса должны представляться в виде некоторых особых областей сети. В качественном смысле они могут не сильно отличаться от «эфирных узлов» Кельвина.

Но тогда их поведение должно следовать правилам, которые мы знаем из квантовой механики - или, если более конкретно - из квантовой теории поля. Ключевой особенностью квантовой механики является то, что она может быть сформулирована в терминах множественных поведений, каждое из которых связано с определенной квантовой амплитудой. Я не до конца со всем этим разобрался, однако есть намек на то, что нечто подобное происходит, если смотреть на эволюцию сети с различными возможными последовательностями низкоуровневых замен.

Моя сетевая модель, говоря строго, не имеет никаких квантовых амплитуд. Она больше похожа (но не в точности) на классическую, по сути, вероятностную модель. И в течение полувека люди считали, что с подобными моделями сопряжены практически нерешаемые проблемы. Ведь есть такая теорема Белла, в которой говориться, что если нет мгновенных нелокальных распространений информации, то не найдется и такой модели «скрытых переменных», что сможет воспроизвести квантово-механические результаты, наблюдаемые экспериментально.

Но есть принципиальные замечания. Вполне себе ясно, что означает нелокальность в обычном пространстве некоторой размерности. Но что можно сказать в контексте сетей? Тут всё по-другому. Потому что все определяется одними лишь связями. И хоть сеть и может в больших масштабах представляться трехмерной, остаётся возможность, что есть некие «нити», соединяющие некоторые области, которые без оных были бы отделены друг от друга. И мне не даёт покоя одна мысль - есть основания полагать, что эти нити могут генерироваться подобными частицам структурами, распространяющимися в сети.

В поисках вселенной

Хорошо, получается, что некоторые модели на основе сетей могут воспроизвести модели современной физики. Но с чего стоит начать поиск модели, в точности воспроизводящей нашу вселенную?

Первая мысль - начать с существующей физики и попытаться адаптировать инженерно-прикладные правила так, чтобы воспроизвести её. Но единственный ли это путь? А что если просто начать перечислять все возможные правила, ища среди них те, что будут описывать нашу вселенную?

Не начав изучение вычислительной вселенной простейших программ, я бы подумал, что это безумная затея: правила нашей вселенной никак не могут быть достаточно простыми для того, чтобы их можно было бы найти простым перечислением. Но увидев, что творится в вычислительной вселенной и увидев некоторые другие примеры, в которых потрясающие вещи были найдены одним лишь перебором, я понял, что ошибаюсь.

Но что будет, если кто-то действительно начнет осуществлять подобный поиск ? Вот подборка сетей, полученных после довольно небольшого числа шагов, используя все возможные правила определенного, весьма простого типа:

Некоторые из этих сетей явно не соответствуют нашей вселенной. Они просто замирали спустя несколько итераций, то есть время в них, по сути, останавливалось. Или структура их пространства была слишком простой. Или у них было бесконечное число измерений. Или какие-то другие проблемы.

Здорово, что с такой удивительной быстротой мы можем найти те правила, которые явно не соответствуют нашей вселенной. А сказать то, что именно этот объект - наша вселенная, является значительно более сложной задачей. Потому что даже если смоделировать большое количество шагов, то невероятно сложно будет показать то, что поведение этой системы демонстрирует то же самое, что говорят нам физические законы о ранних моментах жизни вселенной.

Хотя есть ряд обнадеживающих вещей. Например, эти вселенные могут рождаться с фактически бесконечным числом измерений, а затем постепенно сжиматься до конечного числа измерений, потенциально устраняя необходимость в явной инфляции в ранней Вселенной.

А если рассуждать на более высоком уровне, то следует помнить, что если использовать весьма простые модели, то будет иметь место большое расстояние между «соседними моделями», так что, скорее всего, эти модели будут либо точно воспроизводить известные физические построения, либо будут далеки от истины.

В конце концов, нужно воспроизвести не только правила, но и начальное состояние вселенной. И как только мы узнаем его, то мы принципиально сможем узнать точную эволюцию вселенной. Так означает ли это, что можно было бы сразу узнать все о вселенной? Однозначно нет. Из-за явления, которое я называю «вычислительной несводимостью» , и которое подразумевает, что если знать правила и начальное состояние для системы, она по-прежнему может требовать неприводимое количество вычислительной работы для прослеживания каждого шага системы в выяснения того, что она делает.

Тем не менее, существует вероятность, что кто-то сможет найти простое правило и начальное состояние, сказав: "Смотрите-ка, это наша вселенная! " Мы нашли бы нашу вселенную в пространстве всех возможных вселенных.

Конечно, это было бы знаменательным днём для науки.

Но возникло бы множество других вопросов. Почему именно это правило, а не другое? И почему наша Вселенная должна иметь правило, которое появляется достаточно рано в нашем списке всех возможных вселенных, и которое мы можем найти простым перечислением?

Можно было бы подумать, что именно особенности нашей вселенной и тот факт, что мы в ней находимся, заставят нас сформировать правила перечисления так, что вселенная появится достаточно рано. Но в настоящее время я полагаю, что всё должно быть значительно более экстравагантно, как, например, в случае с наблюдателем во вселенной - все из большого класса нетривиальных возможных правил для вселенных в действительности эквивалентны, потому можно выбрать любое из них и получить точно такие же результаты, просто по-другому.

Ок, покажите мне Вселенную

Но всё это лишь догадки. И пока мы и в самом деле не найдем кандидата на правило нашей вселенной, вероятно, на обсуждение этих вещей не стоит тратить много времени.

Так, хорошо. Какова наша текущая позиция во всем этом? Большую часть из того, что сейчас обсуждалось, я понял где-то в 99-ом - за несколько лет до окончания A New Kind of Science . И хоть я и писал на простом языке, а не в формате статьи по физике, мне удалось покрыть основные моменты этой темы в девятой главе книги, добавив некоторые технические детали в примечаниях в конце.

Но после того, как в 2002 году книга была закончена, я снова начал работать над физическими проблемами . Будет забавным сказать, что в моём подвале стоял компьютер, который искал фундаментальную физическую теорию. Но вот что на самом деле он делал: перечислял возможные правила различных типов и пытался обнаружить соответствие их поведения определенным критериям, которые могли бы сделать их правдоподобными в качестве моделей физики.

Я весьма скрупулёзно проделывал это работу, черпая идеи из простых случаев, последовательно продвигаясь к более реалистичным. Было много технических вопросов. Как представлять большие эфолюционирующие последовательности графов. Или как быстро распознавать слабоуловимые закономерности, которые показывают, что правило не соответствует нашей вселенной.

Работа разрослась на тысячи страниц, если её представлять в печатной форме, постепенно приближая к пониманию основ того, что могут делать системы, основанные на сетях.

В некотором смысле это было чем-то вроде хобби, которым я занимался параллельно с текучкой по управлению компанией и ее технологическим развитием . И был еще один отвлекающий фактор. В течение многих лет я занимался проблемой вычислительных знаний и построением движка, который мог бы всесторонне их реализовывать. И по результатам моей работы над A New Kind of Science я убедился, что это возможно, и что сейчас подходящее время для реализации этого.

К 2005 году стало ясно, что это действительно возможно реализовать, и потому я решил посвятить себя этому направлению. В результате получилась Wolfram|Alpha . И как только Wolfram|Alpha была запущена, то стало ясно, что можно сделать значительно большее - и я посвятил своё, пожалуй, наиболее продуктивное десятилетие на создание огромной системы из идей и технологий, которая дала возможность реализовать Wolfram Language в его нынешнем виде, а так же множество других вещей.

Заниматься физикой или нет - вот в чем вопрос

Но в течение этого десятилетия я не занимался физикой. И когда сейчас я смотрю на файловую систему на своем компьютере, я вижу большое количество ноутбуков с материалами по физике, сгруппированные с полученными мною результатами, и все это оставалось брошенным и нетронутым с начала 2005 года.

Должен ли я вернуться к вопросам физики? Я определенно хочу этого. Хотя есть и другие вещи, которые я хотел бы реализовать.

Я провел большую часть своей жизни, работая над очень большими проектами. И я упорно трудился, планируя то, что собираюсь сделать, пытаясь их распланировать на ближайшее десятилетие. Иногда я откладывал проекты, потому что существующие на тот момент технологии или инфраструктура были ещё не готовы к ним. Но как только я приступал к работе над проектом, я давал себе обещание найти способ его успешно завершить, даже если для его реализации потребуется много лет напряженной работы.

Однако поиск фундаментальной физической теории, пожалуй, несколько отличается от проектов, над которыми мне приходилось работать раньше. В некотором смысле критерии его успеха гораздо жестче: он или решает проблему и находит теорию, или нет. Да, можно было бы найти множество интересных абстрактных понятий из формирующийся теории (как в теории струн). И вполне вероятно, что такое исследование даст интересные побочные результаты.

Но в отличие от создания технологий или исследования научных областей, формулирование содержания этого проекта вне нашего контроля. Его содержание определяется нашей вселенной. И, вполне возможно, я просто ошибаюсь в предположениях о том, как работает наша вселенная. Или, быть может, что я прав, но есть практически непреодолимый барьер из-за вычислительной несводимости, который лишает нас возможностей познать эту сферу.

Кто-то может сказать, что есть вероятность того, что мы найдем некоторую вселенную, которая будет походить на нашу, но мы так никогда и не узнаем, наша ли она в действительности. Я, на самом деле, не особо беспокоюсь об этом. Я думаю, что есть достаточное количество аномалий в существующей физике, приписываемых таким вещам, как темная материя, объяснение которых даст нам полную уверенность в том, что мы нашли верную теорию. Будет здорово, если можно будет сделать предположение и быстро проверить его. Но к тому времени, как мы выведем все, казалось бы, произвольные массы частиц, и другие известные особенности физики, можно будет быть уверенным, что мы имеем дело с верной теорией.

Было занятно в течение многих лет спрашивать у своих друзей, должен ли я заниматься фундаментальными вопросами физики. И получал я три совершенно разных типа ответов.

Первый - простой: "Ты должен заниматься этим! " Они говорили, что проект является самым увлекательным и важным из тех, что можно себе вообразить, и не могут понять, зачем ждать ещё хоть один лишний день, прежде чем к нему приступить.

Второй тип ответов: "Зачем тебе этим заниматься? " Затем они говорят нечто вроде «Почему бы не решить проблему искусственного интеллекта, или молекулярной инженерии, биологического бессмертия, или, по крайней мере, не построить огромную многомиллиардную компанию? Зачем заниматься чем-то столь абстрактным и теоретическим, когда можно сделать что-то насущное и изменить тем самым мир?»

А есть третий тип ответов - весьма ожидаемый, если иметь в виду историю науки. В основном он исходит от моих друзей-физиков, и это некая комбинация из "Не трать своё время на это! " и "Пожалуйста, не надо этим заниматься ".

Дело в том, что нынешний подход к фундаментальной физике, основанный на теории квантового поля, насчитывает почти 90 лет. Он имел ряд успехов, однако не привел нас к фундаментальной физической теории. Но для большинства современных физиков нынешний подход и есть суть сама физика. И когда они слышат о том, над чем я работаю, им это кажется чем-то столь незнакомым, будто это на самом деле и не физика.

И некоторые из моих друзей прямо так и говорят: "Я надеюсь, что у тебя ничего не получится, потому что тогда все, над чем я работал, пойдет коту под хвост ". Ну, да, многое из сделанного окажется бессмысленным. Но вы всегда сталкиваетесь с этим риском, когда занимаетесь проектом, в котором природа решает что верно, а что нет. Но я должен сказать, что даже если можно будет найти по-настоящему фундаментальную физическую теорию, то останется ещё очень большое поле для работы квантовой теории поля, к примеру - объяснение различных эффектов на масштабах, с которыми мы работаем в настоящее время на ускорителях частиц.

Что требуется?

Так, хорошо, если я запущу проект по поиску фундаментальной физической теории, то что мне следует делать? Это сложный проект, которому потребуюсь не только я, но также и разнородная группа талантливых людей.

Будет ли он в конечном счете работать - не знаю, но думаю, что будет довольно интересно за ним наблюдать, и я планирую представить его в прозрачном формате, сделав его максимально доступным и познавательным (конечно, это будет ободряющим контрастом с тем режимом отшельника, в котором я работал над A New Kind of Science в течение десяти лет).

Безусловно, я не могу знать, насколько сложен этот проект, и принесет ли он вообще результаты. В конечном счете это зависит от того, какова есть на самом деле наша вселенная. Но, основываясь на том, что я сделал десять лет назад, у меня есть четкий план относительно того, с чего начать и каких людей свести вместе в рамках одной команды.

Тут потребуются как хорошие учёные, так и прикладники/инженеры. Потребуется проделать много работы в области разработки алгоритмов эволюции сетей и их анализа. Я уверен, что тут потребуется теория графов, современная геометрия, теория групп и, возможно, некоторые другие разделы абстрактной алгебры. И я не удивлюсь, если в итоге будут задействовано большое количество других областей математики и теоретической информатики.

Тут потребуется сложная и серьёзная физика, с понимаем основ квантовой теории поля, теории струн и, возможно, таких разделов, как спиновые сети. Также, вероятно, потребуются методы статистической физики и её современных теоретических основ. Потребуется понимание общей теории относительности и космологии. И, если дела идут хорошо, потребуется работа над большим количеством разнообразных физических экспериментов, а также их интерпретация.

Будут и технические проблемы - понять, к примеру, то, как проводить огромную вычислительную работу по сетям и визуализировать получаемые результаты. Но я подозреваю, что самые большие проблемы будут в строительстве здания новой теории и понимании того, что необходимо для изучения различных видов сетевых систем, которые я хочу исследовать. Будет не лишней поддержка из существующих ныне областей. Но, в конце концов, подозреваю, потребуется построение существенно новой интеллектуальной структуры, которая не будет похожа ни на что из того, что имеется сейчас.

Но пришло ли время?

Подходящее ли сейчас время для реализации подобного проекта? Может быть, следует подождать, пока компьютеры получат больше вычислительных возможностей. Или когда некоторые области математики продвинутся дальше. Или пока не будут получены ответы на еще несколько вопросов из физики.

Я не уверен. Но я и не вижу никаких непреодолимых препятствий, а лишь то, что на этот проект потребуются усилия и ресурсы. И кто знает: может быть, это окажется проще, чем мы думаем, и мы, оглядываясь назад, будем задаваться вопросом - почему этого никто не сделал ранее.

Одним из ключевых моментов, который привел к общей теории относительности 100 лет назад, заключался в том, что пятый постулат Евклида («параллельные линии никогда не пересекаются») может и не выполняться в реальной вселенной, давая возможность существования искривленного пространства. Но если мои подозрения о космосе и вселенной верны, то это означает, что на самом деле есть и более фундаментальная проблема в основаниях Евклида - в самых первых его определениях. Ведь если существует дискретная подпространственная сеть, то предположения Евклида о точках и линиях, которые могут занимать любые пространственные положения, попросту не верны. Добавить метки