Пространство и время

   Будущие события или материальные системы — это те, которые возникнут из настоящего и прошлого, из непосредственно предшествующих им событий и систем. На отдаленные будущие события также нельзя воздействовать, пока они не возникнут, так как реально они еще не существуют. Воздействовать можно на события настоящего и ближайшего будущего, которые из них непосредственно вытекают. Для объектов существующих систем настоящее время охватывает тот временной интервал, в течение которого они могут взаимодействовать между собой путем обмена энергией и информацией.

   Какие же причины  лежат в основе асимметрии  и необратимости времени? “Стрелу  времени” не раз пытались связать  с определенными физическими  законами и процессами: возрастанием  энтропии во всех материальных  системах, расширением Вселенной и т.д. Все эти процессы вносят вклад в общую необратимость времени. Но основание необратимости времени надо искать не в каких-то частных физических процессах, а в столь же фундаментальных по степени общности атрибутах и законах бытия материи, которые проявляются на всех структурных уровнях. Такими законами являются закон возрастания энтропии в соответствии со вторым законом термодинамики (возрастание энтропии происходит повсеместно в макроскопических и космических масштабах, а в микромире возможно локальное уменьшение энтропии).

   Наглядной иллюстрацией  обратного хода времени служит  пленка в обратном направлении,  но здесь нарушается лишь информационная  последовательность событий на  экране, воспринимаемая человеком.  Необратимость времени, неэквивалентность прошлого и будущего осознаются многими науками. Раньше считалось, что все физические законы инвариантны относительно замены знака времени, так как время в уравнениях классической и квантовой механики берется в квадрате. Это наводило на мысль, что все физические законы могут проходить одинаково как в прямом, так и в обратном направлении, по крайней мере, в микромире, где закон возрастания энтропии не определяет взаимодействия частиц. Но за последние годы были открыты процессы, демонстрирующие необратимость изменений в микромире: распады неустойчивых частиц.

Вечность времени

Вечность времени вытекает из незыблемости законов сохранения материи и ее атрибутов, а также  из закона причинности. Вечность времени  означает бесконечную последовательность любых интервалов бытия в прошлом и будущем: столетий, тысячелетий и т.д. Вечность присуща лишь материи в целом, конечность проявляется в том, что любой конкретный предмет или система существует конечный промежуток времени, т.е. ограниченное время, и является преходящим.

   Каждый из нас  может видеть не только то, что впереди, но и то, что  сзади, стоит лишь оглянуться. Так обстоит дело с пространственным  восприятием. Со временем же  будет иначе: память оставляет  нам воспоминания о прошлом,  а будущее как бы оставлено на волю случая. Поток событий несется без остановки, и каждый из нас находится на его гребне. Гребень потока — это миг настоящего, неустанно обращающегося в прошлое. Позади — выполненные дела, воспоминания. Впереди — неведомое будущее. В одни события каждый из нас будет неумолимо вовлечен, в другие же — зависит от выбора. Природа скрывает от человека будущее, чтобы предоставить ему возможность творчески преобразовывать мир.

Прошлое, настоящее и  будущее соотносятся в своем  бытии, и это имеет научное объяснение. Прошлое превратилось в ходе изменений в последующие состояния материи, которые могут быть качественно отличны от предшествующих. В этом случае прошлого уже реально не существует, а имеется только настоящее в виде реально существующих и взаимодействующих объектов и материальных систем. Будущего тоже физически не существует, но оно должно возникнуть за счет трансформации в него современного состояния материи. Но в реально существующих системах имеются некоторые возможности будущих состояний и событий, вытекающие из законов их движения и развития. Однако не все возможности будущих систем присутствуют в настоящем, ибо сами возможности тоже возникают в процессе развития, а нереализованные исчезают, сменяясь новыми. Однозначной детерминации будущего прошлым нет, детерминация имеет вероятностный характер.

Общие свойства пространства и времени специфически конкретизируются, преломляются на различных уровнях  организации материи, например, в  неживой природе, в мега-, макро- и  микромире.

Качественное многообразие форм пространства-времени в неживой природе

Идея качественного  многообразия пространственно-временных  структур — важный компонент концепции  пространства и времени. Утверждая  неразрывную связь пространства-времени  с движущейся материей, эта концепция предполагает, что развитие материи и появление новых форм ее движения должно сопровождаться становлением качественно специфических форм пространства и времени. Современная наука дает большой материал для разработки и конкретизации этой идеи.

Три основные сферы материального  мира — неживая природа, жизнь, общество — характеризуются специфическими пространственно-временными структурами. В свою очередь, в неживой природе, представленной возникшими в нашей  Метагалактике уровнями организации  материи, существуют особенности пространства-времени в мега-, макро и микромире.

В локальных областях макромира, когда можно абстрагироваться от искривления пространства-времени  вблизи больших тяготеющих масс, пространство-время  характеризуется евклидовой геометрией. В масштабах галактик и Метагалактики существенную роль начинает играть кривизна пространства-времени (его отклонение от евклидовой метрики), связанная с взаимодействием тяготеющих масс. Характер кривизны пространства Метагалактики зависит от средней плотности в ней вещества и полей. Если эта плотность больше критической (10 (в -29 степени) г/см3), то пространство будет замкнутым, а время будет иметь несколько особых точек, в которых Метагалактика может сжиматься до сверхплотного состояния, когда ее размеры для внешнего наблюдателя становятся даже меньше размеров элементарных частиц. Наличие нескольких таких временных точек означает, что Метагалактика пульсирует, переходя от стадии расширения к стадии сжатия. Если же плотность меньше критической, то кривизна пространства будет соответствовать незамкнутой Вселенной, имеющей только одну особую временную точку, в которой происходит Большой Взрыв и далее начинается стадия неограниченного расширения.

Согласно современным  научным данным, для нашей Метагалактики, скорее всего, характерен второй сценарий эволюции. Но современная космология допускает существование и других миров, внеметагалактических объектов, которые могут пульсировать, переходя от стадии расширения к стадии сжатия, сжимаясь до практически точечных размеров для внешнего наблюдателя.

Расширение нашей Метагалактики  выражает особые свойства ее пространственно-временной  организации. В процессе разбегания галактик их скорости возрастают по мере удаления друг от друга. При скоростях, сопоставимых со скоростью света, возникают эффекты заметного различия в характере расщепления пространства-времени на пространственную и временную составляющие.

Существует так называемый метагалактический горизонт, на котором  скорости разбегания становятся равными  скорости света. На горизонте время как бы останавливается. Но сам горизонт относителен. Если представить себе наблюдателя, находящегося на горизонте, то по отношению к нему Земля вместе с галактикой удаляется от него со скоростью света. Этот наблюдатель с полным правом полагал бы нас находящимися на метагалактическом горизонте, и для него наше время как бы останавливалось.

В самом начале расширения, когда плотность вещества была огромной, пространство-время имело особые свойства. В этом зародышевом состоянии  наша Метагалактика была подобна микрообъекту и характеризовалась теми пространственно-временными структурами, которые присущи глубинам микромира.

Современная физика сформулировала ряд перспективных гипотез, касающихся природы этих структур. Квантовые  эффекты, единство непрерывного и дискретного она распространяет и на пространство-время. По-видимому, в областях 10 (в -33 степени) см и 10 (в -43 степени) сек (сфера действия кванта) пространство и время становятся дискретными и дальнейшее их деление на части невозможно. Становление Метагалактики означало формирование пространства-времени макро- и мегамира из пространственно-временных структур микромира. Точно так же, как в процессе развития появляются новые виды материи и формы ее движения, возникают и соответствующие им типы пространственно-временных структур.

Особенности биологического пространства-времени

Появление живой природы также  было связано с формированием  специфического типа ее пространственно-временной  организации. Возникает особое, биологическое  пространство-время, как бы вписанное во внешнее по отношению к нему пространство-время неживой природы. Особенности биологических пространственно-временных структур проявляются на разных уровнях организации живого. Пространственную организацию живых молекул характеризует асимметрия «левого» и «правого» в группировках атомов. Большинство органических молекул может существовать в двух формах, отличающихся пространственной ориентацией одних и тех же группировок атомов, причем форме с «правосторонней» группировкой соответствует зеркальная ей «левосторонняя» форма. Что же касается живых систем, то в составляющих их молекулах имеются только «левосторонние» формы.

Хотя эта особенность пространственных характеристик живых систем известна уже давно, она не получила пока общепринятого объяснения. Еще Л. Пастер считал, что асимметрия является результатом действия каких-то внешних природных факторов, к которым приспосабливалась жизнь. Неравенство правизны и левизны проявляется не только на молекулярном уровне, но и на уровне организмов, выражаясь в их строении и динамике. Существует не только симметрия, но и асимметрия в строении органов, в композиции частей тела сложных организмов. Такое сочетание симметрии и асимметрии обеспечивает активно-приспособительные реакции организмов, разнообразие движений и функций, необходимое для их выживания.

В. И. Вернадский, отмечая эту особенность  пространственной организации живого, подчеркивал принципиально неевклидовый характер пространственной асимметрии, свойственной живым организмам. Для трехмерного Евклидова пространства макромира, в которое вписывается живой организм, «правое» и «левое» тождественны. Отсутствие этой тождественности, резкое проявление левизны в организации живого Вернадский оценивал как свидетельство особенностей биологического пространства. Он выдвигал гипотезу, согласно которой биосферу следует рассматривать как сложную композицию различных неевклидовых пространств организмов и локальных Евклидовых пространств неорганических объектов, с которыми взаимодействуют эти организмы.

Живая материя имеет специфику  не только пространственной, но и временной  организации. Приспособительная активность организмов во многом связана с формированием  в процессе эволюции внутри них своеобразных моделей временной организации  внешних процессов. Такие модели являются уже известными нам биологическими часами. «Тиканье» таких часов означает запуск и отключение внутри организма цепей химических реакций, которые обеспечивают его приспособление к определенному ритмическому чередованию факторов внешней среды, связанному со сменой дня и ночи, времен года и т. д. Система таких химических реакций предвосхищает наступление определенных состояний внешней среды, обеспечивает готовность организма к целесообразному функционированию в условиях, которые должны с определенной вероятностью наступить в будущем. Во внутреннем времени организма, в ритмах его биологических часов внешнее время как бы сжимается, а затем происходит активный перенос на будущее этих «спрессованных» ритмов протекшего внешнего времени. Живой организм путем иерархической организации системы биологических часов (от клетки до работы отдельных органов и системы органов) запускает такие реакции, которые обеспечат его приспособление к будущим событиям. Он как бы обгоняет время. Спрессовывая прошлое в своей внутренней пространственно-временной организации, он живет и настоящим и будущим одновременно.

С возникновением общества возникают социальные пространство и время.

Социальное  пространство и время

Пространственные структуры, характеризующие  общественную жизнь, не сводятся ни к пространству неживой природы, ни к биологическому пространству. Здесь возникает и исторически развивается особый тип пространственных отношений, в котором воспроизводится и развивается человек как общественное существо. Социальное пространство, вписанное в пространство биосферы и космоса, обладает особым человеческим смыслом. Оно функционально расчленено на ряд подпространств, характер которых и их взаимосвязь исторически меняются по мере развития общества.

Уже на ранних стадиях человеческой истории формируются особые пространственные сферы жизнедеятельности, значимые для человека. Функционально выделены из окружающей среды пространство непосредственного обитания (жилище и поселение), территория вокруг него, включающая особые зоны хозяйственных циклов. У племен, ведущих охотничье-собирательский образ жизни, эти зоны создаются в зависимости от циклов восстановления полезных растений и животных в той экосистеме, в которую включено племя. С возникновением древних земледельческих обществ особое значение приобретают зоны плодоносных земель. Например, для жителей Древнего Египта зона по берегам Нила была особым пространством, имевшим решающее значение для судеб этой цивилизации.