Пространство и время

Уже древние мудрецы объединили вопросы о бытии, движении, пространстве и времени. Апории Зенона касаются не только проблемы движения, но и выражают определенные представления о пространстве и времени.

Философские категории пространства и времени являются абстракциями высокого уровня и характеризуют особенности структурной организации материи. Пространство и время - формы бытия, по словам Л. Фейербаха, коренные условия бытия, не существующие независимо от него. Верно и другое, материя невозможна вне пространства и времени.

В истории философии можно выделить два способа интерпретации проблемы пространства и времени. Первый - субъективистский, рассматривает пространство и время как внутренние способности человека. Сторонники второго - объективистского подхода считают пространство и время объективными формами бытия, независящими от сознания человека.

Наиболее ранней версией субъективистской концепции времени были идеи философа V века Августина Аврелия. Блаженный Августин считал, что время - это человеческий способ обозначения изменения, и поэтому в объективном смысле не существует.

Самая известная субъективистская концепция пространства и времени принадлежит И. Канту. Пространство и время, по мысли И. Канта, это априорные формы чувственности, с помощью которых познающий субъект упорядочивает хаос чувственных впечатлений. Познающий субъект не может воспринимать мир вне пространства и вне времени. Пространство - это априорная форма внешнего чувства, позволяющая систематизировать внешние ощущения. Время - это априорная форма внутреннего чувства, систематизирующая внутренние ощущения. Пространство и время - это формы чувственной познавательной способности субъекта и независимо от субъекта не существуют (хрестоматия 5.5).

Еще один пример субъективистского подхода - концепция длительности А. Бергсона. А. Бергсон принципиально различал время и длительность. Длительность, по его мнению, составляет подлинную сущность жизни. Переживая длительность, человек приобщается к жизни, участвует в ней, постигает ее. Время - лишь опространствленная длительность, умерщвленная длительность, которая к сущности жизни не имеет никакого отношения и есть всего лишь удобный способ рассудочного измерения ограниченного числа процессов физического мира [Бергсон А., М., 1992].

В рамках объективистской парадигмы исторически первой стала субстанциональная концепция пространства и времени. Уже в атомизме Демокрита есть представления о пустоте, в которой движутся атомы. Пустота объективна, однородна и бесконечна. По сути дела, словом "пустота" Демокрит обозначает пространство. Пространство в атомизме это вместилище атомов, время - вместилище событий.

В окончательном виде субстанциональная концепция сформировалась в Новое время. Ее основой стали онтологические представления философов XVII века и механика И. Ньютона. Пространство в механике И. Ньютона - это пустое вместилище для вещества - материи. Оно однородно, неподвижно и трехмерно. Время - совокупность равномерных моментов, следующих одно за другим в направлении от прошлого к будущему. В субстанциональной концепции пространство и время рассматриваются как объективные самостоятельные сущности, независящие друг от друга, а также от характера протекающих в них материальных процессов.

Субстанциональная концепция пространства и времени адекватно вписывалась в механистическую картину мира, предлагаемую классической рационалистической философией, и соответствовала уровню развития науки XVII века. Но уже в эпоху Нового времени появляются первые идеи, которые совершенно иначе характеризуют пространство и время. Так, Г. Лейбниц считал, что пространство и время - это особые отношения между объектами и процессами и независимо от них не существуют [Лейбниц Г., М., 1998]. Пространство - порядок взаиморасположения тел, а время - порядок сменяющих друг друга событий. Несколько позже Г. Гегель указывал на то, что движущаяся материя, пространство и время связаны друг с другом, а с изменением скорости протекания процессов меняются и пространственно-временные характеристики. Г. Гегель в частности утверждал, что мы не можем обнаружить никакого пространства, которое было бы самостоятельным пространством, любое пространство - это всегда наполненное пространство [Гегель Г., Санкт-Петербург, 1996].

Первые идеи о пространстве, которые можно характеризовать как реляционные, связаны с именем Аристотеля. Аристотель критиковал Демокрита и отрицал существование пустоты. Пространство, по его мнению, есть система естественных мест, занимаемых материальными объектами.

В законченном виде реляционная концепция пространства и времени сложилась после создания общей и специальной теорий относительности А. Эйнштейна и неевклидовой геометрии Н. Лобачевского.

Специальная теория относительности распространяет принципы относительности на законы электродинамики. В результате свойства пространства и времени, которые прежде считались абсолютными, оказываются относительными: длина, временной интервал между явлениями, понятие одновременности ставятся в зависимость от характера материальных процессов. Как говорил А. Эйнштейн, вместе с вещами исчезает пространство и время (www.philosophy.ru).

Общая теория относительности в свою очередь, распространила результаты специальной теории на неинерциальные системы отсчета, что привело к установлению зависимости между метрическими свойствами пространства и времени и гравитационными взаимодействиями. Одним из выводов общей теории относительности стало утверждение, что вблизи тяжелых объектов свойства пространства и времени отклоняются от предполагаемых геометрией Евклида. Например, было установлено, что процессы на Солнце протекают медленнее, чем на Земле из-за более высокого гравитационного потенциала на его поверхности. Наблюдалось также отклонение луча света вблизи поверхности Солнца, что свидетельствовало об изменении свойств пространства. Иначе говоря, в зависимости от гравитационных масс время может замедляться или, напротив, ускоряться, а пространство искривляться. Кривизна пространства измеряется отклонением от классических правил геометрии Евклида. Так, например, в евклидовой геометрии предполагается, что сумма углов треугольника составляет 180 градусов. Сумма же углов треугольника, изображенного на поверхности сферы, больше 180 градусов, а на седловидной поверхности - меньше 180. Поверхность сферы в неевклидовой геометрии называется поверхностью положительной кривизны, а поверхность седла – отрицательной.

Выводы общей и специальной теории относительности и неевклидовой геометрии полностью дискредитировали понятия абсолютного пространства и абсолютного времени. Оказалось, что признанные классическими субстанциональные представления о пространстве и времени не окончательны и не универсальны. В рамках реляционной парадигмы пространство и время рассматриваются как системы отношений между взаимодействующими объектами. Пространство и время связаны друг с другом, составляют единый пространственно - временной континуум. Кроме того, их свойства напрямую зависят от характера протекающих в них материальных процессов.

Физическим пространству и времени приписываются определенные характеристики. Общими и для пространства, и для времени являются свойства объективности и всеобщности. Пространство и время объективны, так как существуют независимо от сознания. Всеобщность означает, что эти формы присущи всем без исключения формам материи на любом уровне ее существования. Помимо этого, у пространства и времени есть ряд специфических характеристик.

Пространству приписываются свойства протяженности, изотропности, однородности, трехмерности. Протяженность предполагает наличие у каждого материального объекта определенного местоположения, изотропность означает равномерность всех возможных направлений, однородность пространства характеризует отсутствие в нем каких-либо выделенных точек, а трехмерность описывает тот факт, что положение любого объекта в пространстве может быть определено с помощью трех независимых величин.

Что касается многомерного пространства, то пока понятие многомерности существует только как математическое, а не физическое. Основания трехмерности пространства ищутся в структуре некоторых фундаментальных процессов, например, в строении электромагнитной волны и фундаментальных частиц. Однако не отрицается, что если из абстрактной гипотезы многомерного пространства удастся получить конкретные выводы, проверяемые в нашем воспринимаемом четырехмерном пространственно-временном континууме, то эти данные могут быть косвенным свидетельством существования многомерного пространства.

Физическому времени приписываются свойства длительности, одномерности, необратимости и однородности. Длительность интерпретируется как продолжительность существования любого материального объекта или процесса. Одномерность означает, что положение объекта во времени описывается единственной величиной. Однородность времени, как и в случае с пространством, означает отсутствие каких-либо выделенных фрагментов. Необратимость времени, т.е. его однонаправленность от прошлого к будущему, скорее всего, связана с необратимостью некоторых фундаментальных процессов и характером законов в квантовой механике. Кроме того, существует причинная концепция обоснования необратимости времени, согласно которой если бы время было обратимо, то причинная связь оказалась бы невозможной.