Современная научная картина мира

 

Возможности современной науки, даже если мобилизовать весь ее логический, математический, экспериментальный арсенал, не позволяют до конца исключить субъективные моменты познания и оградить наше знание частоколом из одних лишь объективных фактов и истин. Тем не менее задача приблизить наше знание к реальной действительности, добиться результатов, проверяемых практикой, остается всегда актуальной. Эту тенденцию мы и будем называть онтологической (и материалистической). Следует отметить при этом, что всегда сохраняется опасность чрезмерной онтологизации нашего знания — категорий, идей, концепций, т.е. полное и некритичное отождествление их содержания с самой объективной действительностью, ее отдельными свойствами или сторонами. В дальнейшем мы покажем это наряде примеров. Сейчас же заметим, что прежде всего надлежит избежать онтологизации основных категорий философии, таких, как, материя, пространство, время, причинность, необходимость и т.д., чем страдают в силу застаревших традиций многие наши философские, большей частью учебные издания.

Поэтому рассмотрение названных категорий мы предлагаем не в контексте онтологии, которая была бы заведомо обречена на системосозидание в духе «Системы природы» Гольбаха или «Диалектики природы» Энгельса, а в контексте философской картины мира, которая включает не только онтологический, но одновременно и гносеологический анализ. Эта тенденция к синтезу онтологического и гносеологического подходов в рамках исследования научной картины мира, насколько мы можем судить, характерна для большинства современных работ как отечественных, так и зарубежных философов и ученых. Это отчетливо видно и в том определении, которое дает данному понятию B.C. Степин: «Научная картина мира — целостный образ предмета научного исследования в его главных системно-структурных характеристиках, формируемый посредством фундаментальных понятий, представлений и принципов науки на каждом этапе ее исторического развития».

Невозможно представить современную картину мира целиком и полностью, можно дать ее характеристику лишь в основных, определяющих чертах. Но, во-первых, даже для этого придется ограничиться, характеристикой концепций, дающих представления о наиболее фундаментальных свойствах материи: структурности, пространстве, времени, движении, развитии и взаимосвязи явлений, поскольку именно эти представления во все века создавали основу философской онтологии. Во-вторых, неизбежно также и ограничение некоторым кругом научных дисциплин, которые дают в настоящее время наиболее важный материал для формирования картины мира. Невозможно свести этот круг к двум-трем «главным» наукам, но следует согласиться тем не менее с К.Х. Делокаровым и Ф.Д. Демидовым, которые пишут: «Научная картина мира — синтетическое образование, соединяющее на базе наиболее фундаментальной научной теории многообразные гипотезы и идеи в самых различных областях знания. В отличие от конкретной научной теории научная картина мира говорит не о какой-то конкретной области знания, но о мире в целом. Естественно, в процессе такого синтезирования разнородных учений и экстраполяции идей наиболее развитой научной теории на другие области нехватка знания дополняется соответствующими гипотезами. Поэтому научная картина мира — это картина, своеобразно соединяющая объективное и субъективное».

Очевидно, что этот мощный интегрирующий ток идет в наше время со стороны по крайней мере нескольких наук, придающих современному знанию совершенно новые системные, космологические и социокультурные измерения.

Современную научную картину мира сформировали прежде всего крупнейшие открытия физики, сделанные в конце XIX — начале XX в. Это открытия, связанные со строением вещества и взаимосвязи вещества и энергии. Если раньше последними неделимыми частицами материи, своеобразными кирпичиками, из которых состоит природа, считались атомы, то в конце прошлого века были открыты электроны, как собственные части атомов. Позднее было исследовано и строение атомных ядер, состоящих из протонов (положительно заряженных частиц) и нейтронов (частиц, не имеющих заряда).

В соответствии с первой моделью атома, предложенной английским физиком Э. Резерфордом (1871 — 1937), атом рассматривался как миниатюрная солнечная система, в которой вокруг ядра вращаются электроны. Такая система, однако, не могла быть устойчивой: вращающиеся электроны, теряя свою энергию, в конце концов должны были бы «упасть» на ядро. Но атомы, как известно, весьма устойчивы, и для их разрушения требуется приложение огромных сил. В связи с этим первая модель строения атома была значительно усовершенствована выдающимся датским физиком Н. Бором (1885—1962), который предположил, что при вращении на так называемых стационарных орбитах электроны не излучают энергию. Она излучается или погашается квантами, порциями энергии, только при переходе электрона с одной орбиты на другую. Если раньше предполагалось, что энергия излучается непрерывно, то тщательно поставленные эксперименты убедили физиков, что она может испускаться и отдельными квантами. Об этом свидетельствовало, например, явление фотоэффекта, когда кванты энергии видимого света вызывали электрический ток. В 1925—1927 гг. для объяснения процессов, происходящих в мире мельчайших частиц материи — микромире, создается, по сути дела, новая наука — квантовая механика. Вслед за ней возникли и другие квантовые теории: квантовая электродинамика, теория элементарных частиц и другие, исследующие закономерности движения микромира.

В 30-е гг. XX в. было сделано другое важнейшее открытие, которое показало, что элементарные частицы вещества, например электроны, обладают не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Таким образом, было доказано экспериментально, что между веществом и полем не существует непроходимой границы: в определенных условиях элементарные частицы вещества обнаруживают волновые свойства, а кванты поля - свойства корпускул. Это явление получило название дуализма волны и частицы, которое никак не укладывалось в рамки обычного здравого смысла и классических научных представлений.

Квантовая механика была положена в основу бурно развивающейся физики элементарных частиц, «число» которых достигает ныне нескольких сотен, но обобщающая теория до настоящего времени не создана. Так или иначе, стало ясно, что микромир является многоуровневой системой, на каждом уровне которой существуют специфические виды взаимодействий и специфические свойства пространственно-временных отношений. Область доступных в эксперименте микроскопических интервалов условно делится на четыре уровня: уровень молекулярно-атомных явлений; уровень релятивистских квантово-электродинамических процессов; уровень элементарных частиц; уровень субэлементарных процессов.

В этой области иначе представляют и природу пустоты — вакуума, а именно как сложную систему виртуально рождающихся и поглощающихся фотонов и других квантов поля в состоянии с минимально возможной энергией. Квантовая электродинамика впервые наглядно показала, что пространство и время нельзя оторвать от материи, что так называемая «пустота» — это не что иное, как одно из состояний материи.

На субатомном уровне структурной организации материи определяющую роль играют сильные взаимодействия элементарных частиц. Специфике микромира не соответствуют обыденные представления о соотношении части и целого. Еще более радикальных изменений пространственно-временных представлений требует переход к исследованию процессов, характерных для слабых взаимодействий. На повестку дня встал вопрос о нарушении пространственной и временной четности, так как правое и левое пространственные направления оказываются неэквивалентными. Это потребовало принципиально нового истолкования пространства и.времени: одно связано с изменением представлений о прерывности и непрерывности пространства и времени, а второе - с гипотезой о возможной макроскопической природе пространства и времени.

Рассмотрим, хотя бы кратко, эти направления исследований.

Физика микромира имеет дело со сложным единством и взаимодействием прерывности и непрерывности. Это относится не только к структуре материи, но и к взаимосвязи пространства и времени. После создания теории относительности и квантовой механики ученые попытались объединить две фундаментальные теории. Первым достижением на этом пути явилось релятивистское волновое уравнение для электрона, указывающее на существование антипода электрона — частицы с положительным электрическим зарядом. С точки зрения современной теории каждой частице в природе соответствует античастица, это обусловлено фундаментальными свойствами пространства и времени (четность пространства, отражение времени и т.д.).

Пока единственная ветвь теории элементарных частиц, которая достигла высокого уровня развития и известной завершенности,— электродинамика, включающая в себя описание взаимодействий электронов, позитронов, мюонов и фотонов. Она является локальной теорией, так как в ней функционируют понятия, заимствованные из классической физики, основанные на концепции пространственно-временной непрерывности: точечность заряда, локальность поля, точечность взаимодействия и т.д. Использование этих понятий влечет за собой существенные трудности, связанные с бесконечными значениями некоторых величин (масса, собственная энергия электрона, энергия нулевых колебаний поля и т.д.). Эти трудности ученые преодолевают, вводя в теорию понятия о дискретности пространства и времени. На этом пути возможен выход из неопределенности бесконечности, так как включает в рассмотрение фундаментальную длину — основу атомистического пространства.

Широкое признание получило также направление, связанное с пересмотром концепции локальности. Отказ от представлений о точечном взаимодействии микрообъектов предпринимается двумя методами. Первый исходит из положения, что понятие локального взаимодействия лишено смысла. Второй основан на отрицании точечной координаты пространства — времени, что приводит к теории квантового пространства — времени. Дело в том, что протяженная элементарная частица обладает сложной динамической! структурой. Подобная структура микрообъектов ставит под сомнение их элементарность. Ученые столкнулись не только со сменой объекта, которому приписывается свойство элементарности, но и с необходимостью пересмотра диалектики элементарного и сложного в микромире. Здесь частицы неэлементарны в классическом смысле: они похожи на классические сложные системы, но не являются таковыми. В них сочетаются противоположные свойства элементарного и сложного.

Отказ от представлений о точечности взаимодействия частиц влечет за собой изменение наших представлений о пространстве — времени и причинности, тесно взаимосвязанными между собой. По мнению некоторых физиков, в микромире теряют смысл обычные временные отношения «раньше» и «позже». В области нелокального взаимодействия события связаны в один «комок», но не следуют одно за другим.

Таково положение дел, сложившееся в представлениях о пространстве - времени на микроуровне, где нарушение причинности выступает в качестве нового принципа. В свою очередь разграничение пространства — времени на области «малые», где причинность нарушена, и «большие», где она выполнена, невозможно без использования новой константы размерности — элементарной длины. С этим «атомом» пространства увязывается и элементарный момент времени (хронон), и именно в соответствующей им пространственно-временной области протекает сам процесс взаимодействия частиц. Теория дискретного пространства — времени продолжает развиваться. Открытым остается вопрос о внутренней структуре «атомов» пространства и роли (наличии) в них времени и пространства. Однако вопрос о пространстве и времени требует особого рассмотрения.

 

Пространство и время

Уже в античном мире мыслители задумывались над природой пространства и времени. Представители элейской школы отрицали существование пустого пространства или, по их выражению, «небытия». Другие, в том числе Демокрит, утверждали, что пустота существует, как материя и атомы, и необходима для их перемещений и соединений. В «Началах» древнегреческого математика Евклида пространственные характеристики объектов впервые обрели строгую математическую форму. В это же время зарождаются геометрические представления об однородном бесконечном пространстве.

Физическая картина мира, опирающаяся на точные математические расчеты, была представлена в трудах И. Ньютона (1643— 1727). Вершиной его творчества стала теория тяготения, установившая закон всемирного тяготения. Согласно этому закону сила тяготения универсальна и проявляется между любыми материальными телами. Она всегда пропорциональна произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Распространив на всю Вселенную закон тяготения, Ньютон представил возможную ее структуру. Он пришел к выводу, что Вселенная не является конечной. Она бесконечна. Лишь при этом предположении в ней может существовать множество космических объектов — центров гравитации. Раскрывая сущность времени и пространства, Ньютон характеризует их как «вместилища» всего существующего. Во времени все располагается в смысле порядка следования, в пространстве — в смысле порядка положения. Он предлагает различать два типа представлений о пространстве и времени: абсолютные (истинные, математические) и относительные (кажущиеся, обыденные), и дает им следующую характеристику: абсолютное, или истинное, математическое время само по себе и по всей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью. Относительное, или кажущееся, время есть изменчивая, постигаемая чувствами, внешняя мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени: час, день, месяц, год и т.п.

Абсолютное пространство безотносительно к чему бы то ни было внешнему, оно остается всегда одинаковым и неподвижным. Относительное пространство — мера или какая-либо ограниченная часть, которая определяется нашими чувствами по положению одного тела относительно других и которое в обыденной жизни принимается за пространство неподвижное.

Ньютоновское понимание пространства и времени вызвало неоднозначную реакцию со стороны современников — естествоиспытателей и философов. С критикой ньютоновских представлений о пространстве и времени выступил, в частности, Г. Лейбниц (1646— 1716). Он предлагал реляционную (относительную) концепцию пространства и времени, отрицающую существование пространства и времени как абсолютных сущностей. Указывая на относительный характер пространства и времени, Лейбниц считал пространство, также, как и время, чем-то чисто относительным: пространство порядком существования, а время - порядком последовательностей.

Предвосхищая положения теории относительности Эйнштейна о неразрывной связи пространства и времени с материей, Лейбниц считал, что пространство и время не могут рассматриваться отдельно от самих вещей. «Мгновения в отрыве от вещей ничто,— писал он,— и они имеют свое существование в последовательном порядке самих вещей». Однако данные представления Лейбница не оказали заметного влияния на развитие физики, так как его концепция пространства и времени не могла служить основой принципа инерции и законов движения, обоснованных классической механикой. Успехи ньютоновской системы, их поразительная точность и ясность привели к тому, что многие критические соображения в ее адрес обходились молчанием. А ньютоновская концепция пространства и времени, на основе которой строилась физическая картина мира, оказалась господствующей вплоть до конца XIX в.

В диалектико-материалистической (марксистской) философии пространство и время выступали как неотъемлемые свойства материальных тел, т.е. атрибуты материи. Поскольку она признавала, что в мире пс существует ничего, кроме движущейся материи, а движение совершается исключительно в пространстве и времени, это значило, что в нем нет ничего, что не находилось бы во времени и пространстве. Если материя рассматривалась как безграничная и бесконечная субстанция, то бесконечными и безграничными должно быть пространство и время. Таким образом, пространство и время — абсолютные свойства материи, присущие всем без исключения предметам и явлениям. Они абсолютны, правда, не в ньютонианском смысле, а, так сказать, в диалектическом, поскольку неразрывно связаны с материей. Так или иначе, признание их как абсолютных свойств материи затеняло гносеологический аспект этих категорий, т.е. рассмотрение их как абстракций из самой действительности. Внимание к гносеологическому аспекту заведомо позволило бы выявить относительность их значения.

Теоретические представления о пространстве и времени относительны в том смысле, что они повсюду и всегда зависят от условий познания. Нет абсолютного времени и абсолютного пространства, поскольку образование и использование этих понятий всегда зависят от конкретных условий, в которых формируются и применяются эти понятия.

Однако эта гносеологическая относительность в исследовании структуры микромира, как ни странно, не получила до сих пор должного значения в понимании пространственных и временных категорий. Даже в самых новых исследованиях физическая относительность никак не увязывается с гносеологической. «Очевидно, что пространство и время, — пишет, например, В.Ф. Гершанский, — имеют абсолютный смысл, так как являются атрибутами материи и не существует материального объекта без пространственно-временных характеристик, поэтому не имеет смысла говорить о пространстве и времени как о каких-то особых формах, находящихся вне, рядом с материальными объектами. Пространство и время — это характеристики материальных объектов, материальных систем. Объект находится в пространстве, предмет изменяется во времени и движется В' пространстве - времени, т.е. он движется относительно пространственной и временной определенности другого материального предмета, другой системы». Неудивительно, что такая традиционно-материалистическая онтология категорий пространства, времени и материи сразу же порождает трудности в понимании статуса пространственно-временного континуума. С одной стороны, из теории относительности следует, что пространство и время не абсолютны, а относительны в том смысле, что их существование и свойства зависят друг от друга и от свойств движущейся материи, согласно релятивистскому уравнению гравитационного поля в общей теории относительности. С другой стороны, современные исследования допускают существование «пустого» пространства — времени. Они показывают, что «пустота» пространства — времени относительна и что носителем «пустого* пространства — времени являются недостаточно изученные виды материи, например, физический вакуум, состоящий из виртуальных частиц. Так или иначе, заостряется вопрос о гносеологическом статусе понятий «пространства — времени», пространственно-временной «пустоты» и т.д.

Между тем вопрос об универсальности (абсолютности) пространственно-временных характеристик в современной науке остается открытым. Доказано, что однородность и изотропность пространства и однородность времени не являются абсолютными свойствами. Не ясно, универсальны ли свойства непрерывности и пространства — времени, трехмерность пространства, одномерность и необратимость времени и т.д. Но в такой ситуации изучение самих теоретических моделей, относящихся к пространственно-временным параметрам, их гносеологической природы совершенно необходимо. Такой философский анализ требует, как мы уже отмечали, рассмотрения фундаментальных категорий сточки зрения их альтернативности, ибо этот принцип является одновременно и важнейшим гносеологическим принципом. Альтернативность понятий пространство — вне-пространства, время — вне-времени, как и многих других фундаментальных философских категорий, неявно присутствует во всех теоретических (и не только теоретических) построениях современной науки.

Говоря о пространственных свойствах, мы всегда выбираем при этом системы отсчета, не имеющие конкретных пространственных параметров. Точно так же, характеризуя продолжительность протекания тех или иных процессов, мы в явном или неявном виде фиксируем систему отсчета, не имеющую или лишенную наблюдателем временных качеств. Невнимание к гносеологическому аспекту привело к тому, что у нас даже не разработана соответствующая терминология для анализа внепространственных и вневременных отношений. Этот тот самый случай, когда есть понятие о них, но нет соответствующих терминов. Оставим пока все как есть и определим эти понятия следующим не вполне удобоваримым образом. Понятие «вне-времени» означает существование или возможное наличие предметов или явлений вне зависимости от факторов времени, т.е. обозначающее процессы как не имеющие длительности и других временных свойств. Это определение, следует признать, подразумевает, в частности, возможность существования предметов и явлений за пределами физического времени. Если принять во внимание, что существуют различные формы или упорядоченности процессов во времени, кроме физической, такие, как, биологическая, геологическая, историческая, социальная и др., то понятие «вне-времени» может означать в конкретной ситуации «выход за пределы» данной специфической формы длительности и ритмики процессов.

«Вне-пространства» — понятие, характеризующее реальность или возможность предметов или явлений как существующих независимо от пространства, т.е. абстрагирующееся от их протяженности, объема, расположения друг относительно друга. Когда мы производим то или иное измерение, определяем размещение тел, частиц или полей, то всегда пользуемся реальными телами или частицами, выбираемыми за систему отсчета. При этом тела, принимаемые за систему отсчета, явно выдаются нами за вне пространственные, лишенные либо протяженности, либо высоты, либо ширины, либо всех этих свойств вместе взятых. Используемые в физике, математике и других естественных науках понятия точки, линии, плоскости, угла, треугольника и т.д. рассматриваются, таким образом, как существующие вне реального трехмерного пространства и существующие либо на плоскости, либо (как точка) без размеров вообще. Собственно говоря, и сама трехмерность пространства, как известно, не что иное, как теоретический конструкт. Совершенно очевидно, что идеи, понятия, теории, образы и многие другие продукты духовной, мыслительной деятельности человека существуют в значительной степени независимо от пространственных связей и отношений.

Заметим — то, что рассматривается как нечто «внепространственное», не обязательно абстрагируется от времени, и наоборот, то, что считается «вневременным», может числиться как локализованное в пространстве, при всей их тесной взаимосвязи. Фотоны, как поток квантов света, — своего рода «чистый образец» вневременных процессов, будучи по сути дела «носителями» времени в физическом смысле, они не имеют и пространственных параметров, поскольку передают взаимодействие мгновенно.

Все сказанное не означает, что вещи, явления и даже идеи существуют вне пространства в абсолютном смысле слова, как бы «сбоку от него». В этом смысле сами термины «вне-пространства» и «вне-времени», разумеется, не самые удачные. Возможно, было бы лучше говорить «непространственные» и «невременные» вместо «вне». Но это не столь важно, если понятно, о чем идет речь, пока не изобретены достаточно удобные термины. Понятия «вне-пространства» и «вне-времени» означают лишь, что пространство и время относительны. О временных и пространственных свойствах предметов можно говорить, как и обо всех универсальных свойствах и явлениях действительности, только в рамках антиномии, т.е. имея в виду некую альтернативу.

Материализм в марксистской философии под давлением естественно-научных факторов, как известно, вынужден был впустить теорию относительности через «черный ход». Правда, не слишком торопливо, а спустя почти полстолетия после ее общего научного признания. Относительность сводилась им к неразрывной связи с материей, т.е. подразумевалось, что пространственные и временные параметры, во-первых, меняются под действием тяготеющих масс и, во-вторых, взаимосвязаны между собой, так что можно было, следовательно, говорить о реальном четырехмерном пространственно-временном континууме. Такая ослабленная форма относительности пространства и времени, очевидно, не достаточна для того, чтобы понять относительность самой их природы, внутреннюю противоречивость мира, которую следовало бы проводить более последовательно.

В марксистской литературе, кстати, неизменно признавалось единство прерывности и непрерывности пространства и времени. Уже здесь становилось совершенно очевидным внутреннее противоречие концепции. Ведь если пространство и время все же дискретны в каком-то отношении, то понятия «внепространственное» и «вневременное» не только уместны, но и обязательны. В одном из «официальных» учебников по марксистско-ленинской философии следующим образом воспроизводится общепринятая, т.е. по существу обязательная для всех философов, позиция: «Прерывность относительна и проявляется в раздельном существовании материальных объектов и систем, каждая из которых имеет определенные размеры и границы. Но материальные поля (электромагнитное, гравитационное и др.) непрерывно распределены в пространстве всех систем. Таким образом, пространство обладает связностью, в нем отсутствуют разрывы». Примерно в том же духе «оправдывается» прерывность времени: «Прерывность характеризует лишь время существования конкретных качественных состояний материи, каждая из которых возникает и исчезает, переходя в другие формы. Но составляющие их элементы материи (например, элементарные частицы) могут при этом не возникать и не исчезать, а только менять формы связей, образуя различные тела. В этом смысле прерывность времени существования материи относительна, а непрерывность абсолютна».

В правильной постановке вопроса о единстве прерывности и непрерывности материи — явная брешь — нежелание видеть относительность понятий «время» и «пространство», неизбежность дополнения их понятиями «вне-времени», и «вне-пространства». А отсюда — уже недопустимый перекос в сторону «абсолютной» непрерывности пространства и времени. Всякий «абсолют», в чем мы уже неоднократно убедились (и это не последний пример), верный путь к догме. Непререкаемые суждения о бесконечности и безфаничности материи, пространства и времени как ее атрибутов, Абсолютной их непрерывности и т.п. снимают нерешенные вопросы — в том и состоит их предназначение.

Если мы говорим, что материя существует вечно, значит, она вне времени. Но тогда понятие времени относится к отдельным, конкретным явлениям и процессам, а не к материи как таковой. Если сказать лишь, что Вселенная бесконечна и безгранична, какой тогда смысл имеет вообще понятие пространства? Оно также применимо лишь к отдельным предметам. Что же все-таки лучше: уходить от вопросов, предлагая бескомпромиссные, окончательные решения, или видеть объективную противоречивость действительности, выявлять реальные парадоксы и находить возможность хотя бы частичного их решения, опираясь на данные науки и практики?

Общая картина мира, нарисованная в трудах Ньютона, представлялась ясной и очевидной: в бесконечном абсолютном неизменном пространстве с течением времени происходит движение миров. Движение их разнообразно и сложно, но оно никак не влияет на пространство и время, в которых все процессы происходят.

Первый удар по этой картине мира нанес А. Эйнштейн своей специальной теорией относительности, созданной в 1905 г., когда наука приступила к изучению процессов, скорость протекания которых оказывалась сравнимой со скоростью света. Выяснилось, что если события происходят друг от другого на больших расстояниях (космических), то отношение «раньше» — «позднее» однозначно только тогда, когда сигнал, идущий со скоростью света, успевает дойти от одного события к другому. Если же сигнал не успевает преодолеть это расстояние, то отношение «раньше» — «позднее» неоднозначно и зависит от состояния движения наблюдателя. То, что «раньше» было для одного наблюдателя, может быть «позже» для другого. Такие события не могут находиться в причинной связи друг с другом. Иначе оказалось бы, что причина наступает после события, являющегося следствием. Эти свойства времени непосредственно связаны с тем, что скорость света в пустоте всегда постоянна, не зависит от наблюдателя (т.е. выбора системы отсчета) и данная скорость предельно большая.

Еще более парадоксальным оказалось то, что течение времени зависит от скорости движения тел. Время течет тем медленнее, чем быстрее по отношению к наблюдателю движется тело. Этот факт был надежно подтвержден в экспериментах с элементарными частицами, проводившихся на летящих самолетах. Следовательно, свойства времени только казались неизменными, так как для обнаружения приведенных выше фактов были необходимы столь быстрые движения, которые ранее были недоступны человеку. Далее теория относительности установила неразрывную связь времени с пространством. Изменения временных свойств всегда связаны с изменением пространственных параметров тел.

Специального объяснения в рамках существовавшей в конце XIX в. физической картины мира требовал и отрицательный результат по обнаружению так называемого мирового эфира, полученный американским физиком А. Майкельсоном. Его опыт доказал независимость скорости света от движения Земли, что с точки зрения классической механики не поддавалось объяснению. Некоторые физики пытались истолковать эти результаты как реальное сокращение размеров всех тел, включая и Землю, в направлении движения под действием возникающих при этом электромагнитных сил. Так, X. Лоренц вывел математические уравнения {преобразования Лоренца) для вычисления реальных сокращений движущихся тел и промежутков времени между событиями, происходящими на них, в зависимости от скорости движения, хотя в преобразованиях Лоренца отражались нереальные изменения размеров тел при движении (что можно представить лишь в абсолютном пространстве), а изменение результата измерений в зависимости от движения системы отсчета. Таким образом, относительными оказались и «длина», и «промежуток времени» между событиями, и даже «одновременность» событий. Специальная теория относительности Эйнштейна обобщила идеи и синтезировала принципы классической механики Галилея — Ньютона и электродинамики Максвелла — Лоренца. Она описывала законы всех физических процессов при скоростях движения, близких к скорости света (в вакууме 300 000 км/с), но без учета поля тяготения. При уменьшении скоростей движения она сводится к классической механике, которая, таким образом, оказывается ее частным случаем.

Общая теория относительности Эйнштейна строилась путем построения обобщенного пространства—времени и перехода от теоретической структуры исходной теории — специальной теории относительности — к теоретической структуре новой, обобщенной теории с последующей ее эмпирической интерпретацией. В общей теории относительности раскрываются новые аспекты зависимости пространственно-временных отношений от материальных процессов. Эта теория придала физический смысл неевклидовым геометриям и связала кривизну пространства, отступление его метрики от евклидовой с действием гравитационных полей, создаваемых массами тел. Общая теория относительности исходит из принципа эквивалентности инерционной и гравитационной масс, количественное равенство которых давно было установлено в классической физике. Кинематические эффекты, возникающие под действием гравитационных сил, эквивалентны эффектам, возникающим под действием ускорения. Принцип эквивалентности помог сформулировать основные положения, на которых базировалась новая теория о геометрической природе гравитации и о взаимосвязи геометрии пространства — времени и материи. Так, на основе принципа эквивалентности масс был обобщен принцип относительности, утверждающий в общей теории относительности инвариантность законов природы в любых системах отсчета, как инерциальных, так и неинерциальных.

Теория относительности установила не только искривление пространства под действием полей тяготения, но и замедление хода времени в сильных гравитационных полях. Даже тяготение Солнца — небольшой звезды по космическим меркам — влияет на темп протекания времени, замедляя его в своем поле тяготения. Поэтому если послать радиосигнал в какую-то точку по «траектории», проходящей рядом с Солнцем, путешествие радиосигнала займет в таком случае больше времени, чем тогда, когда он проходит вдали от солнечной массы.

Специальная теория относительности не затрагивала проблему воздействия материи на структуру пространства — времени, а в общей теории Эйнштейн непосредственно обратился к органической взаимосвязи материи, движения, пространства и времени. Согласно этой теории пространство не существует отдельно, как нечто противоположное «тому, что заполняет пространство» и зависит от координат. Пустого пространства, т.е. пространства без поля, не существует. Пространство — время существует не само по себе, а только как структурное свойство поля. Теория относительности показала единство пространства и времени, выражающееся в совместном изменении их характеристик в зависимости от концентрации масс и их движения. Время и пространство перестали рассматриваться независимо друг от друга, их заменило представление о пространственно-временном четырехмерном континууме.

Развитие общей теории относительности в последнее десятилетие привело к подлинно революционным изменениям наших представлений о времени и пространстве.

Мы не можем подробно освещать здесь все эти захватывающие дух открытия и гипотезы, тем более что далеко не все из них до сих пор достаточно «устоялись». К примеру, еще совсем недавно гипотеза «черных дыр» считалась вполне достоверной и почти общепризнанной в объяснении некоторых космических явлений. Но совсем недавно ее же автор, английский астрофизик С. Хокинг, сам выступил с ее опровержением, признав ее недостаточную обоснованность. Его новая гипотеза состоит в том, что вместо «черных дыр» образуются области сверхвысокой массы, так что космическое вещество, приближаясь к этой области, не исчезает в ней «безвозвратно». Однако ввиду новизны этой гипотезы она рождает больше вопросов, чем ответов. Так или иначе, все эти вопросы всерьез, в научном, отнюдь не в бытовом плане свидетельствуют об актуальности проблемы «бытия» и «небытия», соотношения категорий время — вне-времени, пространство — вне-пространства.

Люди постоянно задаются вопросами: что было тогда, когда не было ничего, и что находится за пределами пространства и времени? Первый вопрос самопротиворечив. Второй выходит за рамки современной науки. Ученый вправе не отвечать на эти вопросы за неимением точных данных. Но поскольку они возникают, философия берет на себя формулировку и возможное обоснование ответов, считая все же, хотя и абстрактно, возможным существование «нечто» за пределами пространства и времени. И даже более, существование того, что мы называем «ничто», за пределами пространства и времени, даже не имея об этом «ничто» никакой информации. Так или иначе, эти понятия имеют вполне очевидный онтологический смысл. Ясно только, что они необходимы в гносеологическом и методологическом аспектах для того, чтобы мысль имела стимул дальнейшего движения.

 

123	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: