Понятие пространства и времени в философии и науке

(геометрической) концептуальных  моделей пространства и времени.  Например, можно сказать, что,  по существу, теория относительности  – это теория метрических свойств  пространственно-временного континуума, которые зависят от физических условий, проявляя определенное многообразие. Топологические свойства связаны со свойствами порядка, промежуточности элементов и сохраняются при изменении метрических свойств (не нарушающих непрерывности). Неясно также, существует ли взаимосвязь метрических и топологических свойств реального пространства и времени, и чем она определяется в материальном мире. Согласно современным представлениям топологические свойства более фундаментальны. Именно они связаны с причинностью, в силу этого применение концептуальных пространств с неадекватной топологией на уровне физического рассмотрения может приводить к каузальным аномалиям.

На общефилософском  уровне (с учетом всей совокупности данных конкретных наук) более предпочтителен вывод о возможности многообразия не только метрических, но и топологических свойств пространства-времени. Представление о том, что все явления в мире «разыгрываются» на едином «пространственно-временном» фоне, который служит условием их существования, не выдерживает критики, так как абсолютизирует воззрения на пространство и время, приобретенные на основе ограниченного опыта. В то же время известная общность топологических свойств пространства-времени макромира, их инвариантность по отношению к макрообъектам и макроявлениям может быть объяснена тем, что эти свойства обусловлены более фундаментальным уровнем реальности – микромиром. В этом случае топологические свойства пространства и времени по отношению к макромиру являлись бы «условием» существования и в то же время могли бы рассматриваться как характеристики формы бытия объектов микромира. Тем самым, например, для фиксированного уровня реальности решалась бы проблема противопоставления концепций реляционности и субстанциальности пространства и времени.

Выводы: Основное философское значение теории относительности состоит в следующем: 1. Теория относительности исключала из науки понятия абсолютного пространства и абсолютного времени, обнаружив тем самым несостоятельность субстанциальной трактовки пространства и времени как самостоятельных, независимых от материи форм бытия.  
2. Она показала зависимость пространственно-временных свойств от характера движения и взаимодействия материальных систем, подтвердила правильность трактовки пространства и времени как основных форм существования материи, в качестве содержания которых выступает движущаяся материя. Сам Эйнштейн, отвечая на заданный ему вопрос о сути теории относительности, сказал: «Суть такова: 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 пространство и время».  
3. Теория относительности нанесла удар субъективистским, априористским трактовкам сущности пространства и времени, которые противоречили ее выводам.  
Говоря о том, что теория относительности подтвердила понимание пространства и времени как коренных форм существования материи, нельзя думать, что теория относительности положила конец философским спорам об истолковании пространства и времени. Решив одни проблемы, теория относительности поставила другие. Философские споры вокруг теории относительности возникли сразу же при ее создании и не утихают по настоящее время. Ряд философски мыслящих ученых попытались развить субъективистские версии трактовки пространства и времени, опираясь на теорию относительности. Связь пространства и времени с тяготением была истолкована как их полная тождественность, что привело к попыткам геометризации всех других видов физических полей (основание для такой трактовки физических полей дал сам А.Эйнштейн). Такой подход к пониманию сущности пространства и времени ведет к пониманию пространства и времени как исходной физической реальности, исходной субстанции, которая порождает, обусловливает все физические свойства реального мира. Подобно тому, как в концепции энергетизма исходным понятием оказывается движение, оторванное от понятия материи, в геометрической картине мира исходной субстанцией оказываются пространство и время, оторванные от материи.

Глава 3.Взаимосвязь пространства-времени и движущейся материи.

Философия обосновала эту  взаимосвязь задолго до подтверждения  ее наличия наукой, в частности  физикой XX в. Так, объективный идеалист Гегель, разрабатывая диалектику, пришел к выводу, что движущаяся материя, пространство и время не просто взаимосвязаны, но с изменением скорости протекания материальных процессов меняются и пространственно-временные параметры объектов и событий. Энгельс писал, что сущность движения "заключается в непосредственном единстве пространства и времени. К движению принадлежат пространство и время; скорость, количество движения, это - пространство в отношении к определенному протекшему времени".

Теория относительности  Эйнштейна вскрыла непосредственную связь пространства и времени с движущейся материей и друг с другом. Фундаментальный вывод, следующий из этой теории, гласит: пространство и время не существует без материи, их метрические свойства создаются распределением и взаимодействием материальных масс, т.е. гравитацией. Оказалось, что наличие метрических свойств у пространства и времени есть функция от гравитационных сил, действующих между различными движущимися массами. Если бы не было масс, не было бы и гравитации, а если бы не было гравитации, не было бы времени и пространства. Следовательно, пространство и время вне материи не существуют. А так как материя находится в непрерывном движении, то пространство и время меняют свои свойства в зависимости от этого движения. Одним из выражений связи пространства и времени с движением является тот факт, что одновременность событий является не абсолютной, а относительной. Для осмысления этого факта необходимо иметь в виду, что пространственно-временное описание явлений невозможно без наличия системы отсчета – ориентира, относительно которого ведется наблюдение. Оказывается, расстояние между какими-либо телами, находящимися в пространстве на конечном удалении друг от друга, неодинаково в различных движущихся инерциальных системах. С возрастанием скорости длина тела сокращается. В мире нет постоянной длины тела: в зависимости от системы отсчета она меняется. Подобно этому промежуток времени между какими-либо событиями различен в различных движущихся инерциальных системах. С возрастанием скорости он уменьшается. Согласно общей теории относительности, в очень сильном гравитационном поле течение времени замедляется. 
Итак, специальная теория относительности подтвердила философские выводы о глубокой взаимосвязи материи, движения, пространства, времени, о зависимости состояний пространства-времени от состояния движущейся материи. Это дает основание выделять качественную специфику форм пространства и времени в неживой природе, живой природе, социально организованной.

Пространство-время  в неживой материи. Пространство-время нашего мира четырехмерно: три измерения имеет пространство и одно - время. Когда мы говорим "нашего", то имеем в виду объективную реальность, которая, как определял В. И. Ленин, "копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от нас".[6;149] С помощью наших органов чувств мы можем воспринимать пространство только как трехмерное, имеющее ширину, глубину, высоту. Эти три измерения лежат в основании любой объемной конфигурации, доступной нашему чувственному восприятию. Но тогда возникает проблема: то ли мир трехмерен не сам по себе, а потому что в нас существуют априорные формы восприятия мира как только трехмерного, то ли, наоборот, мы воспринимаем мир трехмерным, потому что он таков сам по себе? Эти две крайне противоположные по смыслу точки зрения можно сформулировать так: пространство и время - перцептивно-когнитивные явления (перцепция - восприятие; когито - мышление); пространство-время - физически реальный феномен. Например, еще Августин Блаженный считал, что времени как физической реальности нет: оно есть имя для обозначения изменения вообще. В настоящее время его концепция принята некоторыми учеными, которые утверждают, что позиция Августина верна в том смысле, что физически существует лишь настоящее, ибо прошлого уже нет, а будущего еще нет.

Логически обосновать истинность сформулированных выше противоположных  утверждений невозможно, ибо и  в том и в другом случае мы постулируем  позицию, согласно которой затем  строим систему ответов. Если признать, что трехмерность мира задается априорными формами чувств (так считал И. Кант, например), то получим идеалистическую философию; напротив, предположение об объективности трех измерений есть позиция материалистической философии, правоту которой относительно объективного существования трех пространственных измерений материи подтвердила физика в начале XX в.

Было открыто, что устойчивые системы, состоящие из двух тел (например, устойчивая связанная система Солнце-Земля), могут образовываться и существовать только в мире с трехмерным пространством. Более того, только в трехмерном пространстве могут образовываться устойчивые электронные оболочки вокруг атомного ядра, т.е. могут существовать атомы, а, следовательно, микро-, макро - и мегамир. Существует предположение, что трехмерность пространственной составляющей является наименьшей возможной размерностью, в которой не происходит гравитационный коллапс для модели квантовой электродинамики. Таким образом, можно сделать вывод: многообразие видов материи в нашей Метагалактике обусловлено наличием у материи такой специфической формы ее бытия, как трехмерное пространство.

В XX в. появились модели развития Вселенной, допускающие представления  о многомерном, в частности десятимерном пространстве-времени. Существует гипотеза, что в ходе зарождения нашей Метагалактики из десяти измерений "хватило" на "строительство" ее структуры всего четырех, а остальные шесть остались в глубинах микрокосмоса. Но тогда возникает вопрос об объективном существовании этого десятимерного пространства-времени. Человек обладает способностью воспринимать только четыре измерения, и для него многомерный пространственно-временной мир принципиально закрыт. Это - иной мир, куда нет возможности проникнуть, даже с помощью приборов, ибо все они построены человеком для усиления воспринимающей способности человеческих органов чувств. Иных приборов он создать не может. Если даже предположить, что такие приборы будут предоставлены ученым нашей планеты представителями иных миров, то ограничительная способность восприятия, свойственная землянам, не позволит им увидеть мир, пространственно-временные параметры которого будут превышать число четыре.[4;245] Выше отмечалось, что в диалектическом материализме статус объективной реальности приписывается тем вещам и явлениям мира, которые не только существуют вне и независимо от человека и человечества, но и могут быть восприняты человеческими органами чувств. Поэтому в диалектическом материализме вопрос объективном существовании иных миров является спорным, что подтверждал и Энгельс, когда говорил, что "бытие есть вообще открытый вопрос с той границы, где прекращается наше поле зрения". Наше же поле зрения ограничено четырехмерным пространством-временем и за его пределами прекращается.

Но существуют косвенные  пути обоснования объективного существования  многомерных миров. Если из гипотезы о существовании многомерного мира, т.е. иного по сравнению с нашим, получат выводы, которые можно проверить в условиях земного четырехмерного пространства-времени, то это будет являться косвенным подтверждением правоты гипотезы. Так, например, идеи многомерного пространства активно разрабатываются в математике, а геометрические образы многомерных миров успешно применяются при решении различных научных задач. Можно косвенными способами обосновать существование иных миров, но каковы они в действительности нам не дано увидеть никогда. Не исключено, что развитие материи пошло не только по пути создания нашей Метагалактики, что существуют иные миры с иными пространственно-временными размерностями. Но, как мы показали выше, в этих иных мирах формы материи, материальные структуры совсем не похожи на те, которые образовались в нашей Метагалактике. Каковы они? Об этом можно только строить догадки, придумывать описывающие их модели, не имея возможности когда-нибудь их проверить в эксперименте. Так, человечество на протяжении всей своей истории верит в существование загробного иномира, который описан многими мистиками. Но при жизни человек не может войти в этот мир, а затем вернуться и рассказать о нем. Правда, имеются свидетельства людей, испытавших состояние клинической смерти. Но это не есть свидетельства о мире мертвых, о загробном мире, ибо клиническая смерть - пороговое состояние между жизнью и смертью.

Биологическое пространство-время. В живой природе существует особое пространство-время, биологическое, которое проявляет себя по-разному на разных уровнях организации живого. Общая особенность биологического пространства, свойственная всем уровням организации живого, состоит, прежде всего, в том, что в отличие от пространственного континуума неживой природы, живым организмам свойственна асимметрия "левого" и "правого" в группировке атомов. Тот факт, что в живой природе одновременно сосуществуют симметрия и асимметрия, обеспечивает, как считают ученые, возможность организмов активно приспосабливаться к окружающей среде, разнообразить свои функции с целью выживания.

Особую специфику имеет  и временная структура живых  организмов. За время своей эволюции они отработали способность жить, сообразуясь с ритмами и временными изменениями внешнего мира, "смонтировали" внутри себя своеобразные "часы", которые идут в одном ритме со сменой времен года, дня и ночи и т.д. Т.е. время протекания химических, биологических реакций внутри организма соразмеряется с временными факторами внешней среды. Более того, в живых организмах сформировались механизмы опережающего отражения будущих внешних изменений, как бы их "предчувствие". Например, все растения и насекомые, предчувствуя дождь, начинают заранее к нему готовиться: закрывают лепестками пестики и тычинки, замуровывают вход в свои "жилища" и т.д. Опережающее отражение - один из важных приспособительных механизмов, способствующих выживанию видов растений и животных. Но что такое опережающее отражение? Это отражение будущего, т.е. того, чего еще нет. Тогда можно сделать интересный вывод: живая природа "научилась", в целях выживания, жить одновременно в прошлом (которое как бы сворачивается в пространственно-временной структуре организма), настоящем и будущем.

Совершенно очевидно, что астрономическая шкала времени не может полностью описать события, происходящие в живом организме, который использует при решении широкого круга задач, связанных с физиологическими и поведенческими актами, собственное (физиологическое) время. Собственное физиологическое время организмов имеет свою меру: оно может убыстряться, замедляться, или даже останавливаться, прекращать свой ход, когда в состоянии процесса отсутствуют изменения. Масштабы собственных времен организмов разные на разных уровнях иерархии физиологических систем. Если ученые научатся управлять собственным временем организмов, то это откроет возможность решить задачи, связанные с коррекцией их функционального состояния.

Социальное  пространство-время. Пространственно-временные структуры социальной формы движения материи также имеют свою специфику. Не случайно их определяют особыми терминами: социальное пространство и социальное время.