Федеральное агентство по образованию
Мурманский государственный педагогический университет
Контрольная работа
по концепциям современного естествознания:
«Пространство и время. Принципы относительности.Необратимость времени»
Выполнил студент 4 курса ЗФО:
Лагунов А.Н.
г. Мурманск, 2008 г.
План
1. Развитие представлений о пространстве ивремени. Общие свойства пространства и времени
2. Необратимость времени, как проявлениеасимметрии
3. Гипотезы Н.А.Козырева о новых свойствахвремени
4. N–мерность пространства и времени
5. Список литературы
1. Развитие представлений опространстве и времени. Общие свойства пространства и времени
На протяжении почти всей историиестествознания и философии существовали 2 основные концепции П. и в. Одна изних идёт от древних атомистов — Демокрита,Эпикура,Лукреция,которые ввели понятие пустого пространства и рассматривали его как однородное(одинаковое во всех точках) и бесконечное (Эпикур полагал, что оно неизотропно, т. е. неодинаково по всем направлениям); понятие времени тогда былоразработано крайне слабо и рассматривалось как субъективное ощущениедействительности. В новое время в связи с разработкой основ динамики этуконцепцию развил И. Ньютон, который очистил её от антропоморфизма.По Ньютону, П. и в. суть особые начала, существующие независимо от материи идруг 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 Ньютонотличал протяжённость тел — их основное свойство, благодаря которому онизанимают определённые места в абсолютном пространстве, совпадают с этимиместами.
Протяжённость, по Ньютону, если говоритьо простейших частицах (атомах), есть начальное, первичное свойство, нетребующее объяснения. Абсолютное пространство вследствие неразличимости своихчастей неизмеримо и непознаваемо. Положения тел и расстояния между ними можноопределять только по отношению к др. телам. Др. словами, наука и практика имеютдело только с относительным пространством. Время в концепции Ньютона само посебе есть нечто абсолютное и ни от чего не зависящее, чистая длительность, кактаковая, 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 времениосуществляется с помощью часов, т. е. движений, которые являютсяпериодическими. П. и в. в концепции Ньютона независимы друг от друга.Независимость П. и в. проявляется прежде всего в том, что расстояние между 2данными точками пространства и промежуток времени между 2 событиями сохраняютсвои значения независимо друг от друга в любой системе отсчёта, а отношенияэтих величин (скорости тел) могут быть любыми.
Ньютон подверг критике идею Р. Декартао заполненном мировом пространстве, т. е. о тождестве протяжённой материи ипространства.
Концепция П. и в., разработаннаяНьютоном, была господствующей в естествознании на протяжении 17—19 вв., т.к. онасоответствовала науке того времени — евклидовой геометрии, классическоймеханике и классической теории тяготения. Законы ньютоновой механикисправедливы только в инерциальных системах отсчёта. Эта выделенностьинерциальных систем объяснялась тем, что они движутся поступательно, равномернои прямолинейно именно по отношению к абсолютному П. и в. и наилучшим образомсоответствуют последним.
Согласно ньютоновой теории тяготения,действия от одних частиц вещества к Другим передаются мгновенно черезразделяющее их пустое пространство. Ньютонова концепция П. и в., т. о.,соответствовала всей физической картине мира той эпохи, в частностипредставлению 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 относительностиклассической механики, все инерциальные системы отсчёта равноправны иневозможно отличить, движется ли система по отношению к абсолютному П. и в. илипокоится. Это противоречие служило доводом для сторонников противоположнойконцепции П. и в., исходные положения которой восходят ещё к Аристотелю; этопредставление о П. и в. было разработано Лейбницем, опиравшимся также нанекоторые идеи Декарта. Особенность лейбницевой концепции П. и в. состоит втом, что в ней отвергается представление о П. и в. как о самостоятельныхначалах бытия, существующих наряду с материей и независимо от неё. По Лейбницу,пространство — это порядок взаимного расположения множества тел, существующихвне друг друга, время — порядок сменяющих друг друга явлений или состояний тел.При этом Лейбниц в дальнейшем включал в понятие порядка также и понятиеотносительной величины. Представление о протяжённости отдельного тела,рассматриваемого безотносительно к другим, по концепции Лейбница, не имеетсмысла. Пространство есть отношение («порядок»), применимое лишь ко многимтелам, к «ряду» тел. Можно говорить только об относительном размере данноготела в сравнении с размерами других тел. То же можно сказать и о длительности:понятие длительности применимо к отдельному явлению постольку, поскольку онорассматривается как звено в единой цепи событий. Протяжённость любого объекта,по Лейбницу, не есть первичное свойство, а обусловлено силами, действующимивнутри объекта; внутренние и внешние взаимодействия определяют и длительностьсостояния; что же касается самой природы времени как порядка сменяющихсяявлений, то оно отражает их причинно-следственную связь. Логически концепцияЛейбница связана со всей его философской системой в целом.
Однако лейбницева концепция П. и в. неиграла существенной роли в естествознании 17—19 вв., т.к. она не могла датьответа на вопросы, поставленные наукой той эпохи. Прежде всего, воззренияЛейбница на пространство казались противоречащими существованию вакуума (толькопосле открытия физического поля в 19 в. проблема вакуума предстала в новомсвете); кроме того, они явно противоречили всеобщему убеждению в единственностии универсальности евклидовой геометрии; наконец, концепция Лейбница представляласьнепримиримой с классической механикой, поскольку казалось, что признание чистойотносительности движения не даёт объяснения преимущественной роли инерциальныхсистем отсчёта. Т. о., современное Лейбницу естествознание оказалось впротиворечии с его концепцией П. и в., которая строилась на гораздо болееширокой философской основе. Только два века спустя началось накопление научныхфактов, показавших ограниченность господствовавших в то время представлений оП. и в.
Понятия пространства и времени в философиии естествознании 18—19 вв. Философы-материалисты18—19 вв. решали проблему П. и в. в основном в духе концепции Ньютона илиЛейбница, хотя, как правило, полностью не принимали какую-либо из них.Большинство философов-материалистов выступало против ньютоновского пустогопространства. Ещё Дж. Толанд указывал, что представление о пустоте связаносо взглядом на материю как на инертную, бездеятельную. Таких же воззренийпридерживался и Д. Дидро. Ближе к концепции Лейбница стоял Г. Гегель.В концепциях субъективных идеалистов и агностиков проблемы П. и в. сводилисьглавным образом к вопросу об отношении П. и в. к сознанию, восприятию. Дж. Берклиотвергал ньютоновское абсолютное П. и в., но рассматривал пространственные ивременные отношения субъективно, как порядок восприятий; у него не было и речиоб объективных геометрических и механических законах. Поэтому берклианскаяточка зрения не сыграла существенной роли в развитии научных представлений о П.и в. Иначе обстояло дело с воззрениями И. Канта, который сначалапримыкал к концепции Лейбница. Противоречие этих представлений иестественнонаучных взглядов того времени привело Канта к принятию ньютоновойконцепции и к стремлению философски обосновать её. Главным здесь былообъявление П. и в. априорными формами человеческого созерцания, т. е.обоснование их абсолютизации. Взгляды Канта на П. и в. нашли немало сторонниковв конце 18 — 1-й половине 19 вв. Их несостоятельность была доказана лишь послесоздания и принятия неевклидовой геометрии, которая по существупротиворечила ньютоновому пониманию пространства. Отвергнув его, Н. И. Лобачевскийи Б. Риман утверждали, что геометрические свойства пространства, будучинаиболее общими физическими свойствами, определяются общей природой сил, формирующихтела.
Воззрения диалектического материализмана П. и в. были сформулированы Ф. Энгельсом. По Энгельсу, находиться впространстве — значит быть в форме расположения одного возле другого,существовать во времени — значит быть в форме последовательности одного последругого. Энгельс подчёркивал, что «… обе эти формы существования материи безматерии суть ничто, пустые представления, абстракции, существующие только внашей голове» (Маркс К. и Энгельс Ф., Соч., 2 изд., т. 20, с. 550).
Кризис механистического естествознанияна рубеже 19—20 вв. привёл к возрождению на новой основе субъективистскихвзглядов на П. и в. Критикуя концепцию Ньютона и правильно подмечая её слабыестороны, Э. Мах снова развил взгляд на П. и в. как на «порядоквосприятий», подчёркивая опытное происхождение аксиом геометрии. Но опытпонимался Махом субъективистски, поэтому и геометрия Евклида, и геометрииЛобачевского и Римана рассматривались им как различные способы описания одних итех же пространственных соотношений. Критика субъективистских взглядов Маха наП. и в. была дана В. И. Лениным в книга «Материализм и эмпириокритицизм».
Развитие представлений о пространстве ивремени 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 концепцияполя, как формы материальной связи между частицами вещества и как особой формыматерии. Все тела представляют собой системы заряженных частиц, связанныхполем, передающим действия от одних частиц к другим с конечной скоростью —скоростью света. Полагали, что поле — это состояние эфира, абсолютнонеподвижной среды, заполняющей мировое абсолютное пространство. Позже былоустановлено (Х. Лоренц и др.), что при движении тел с очень большимискоростями, близкими к скорости света, происходит изменение поля, приводящее кизменению пространственных и временных свойств тел; при этом Лоренц считал, чтодлина тел в направлении их движения сокращается, а ритм происходящих в них физическихпроцессов замедляется, причём пространственные и временные величины изменяютсясогласованно.
Вначале казалось, что таким путём можнобудет определить абсолютную скорость тела по отношению к эфиру, аследовательно, по отношению к абсолютному пространству. Однако вся совокупностьопытов опровергла этот взгляд. Было установлено, что в любой инерциальнойсистеме отсчёта все физические законы, включая законы электромагнитных (ивообще полевых) взаимодействий, одинаковы. Специальная теория относительности А.Эйнштейна, основанная на двух фундаментальных положениях — о предельностискорости света и равноправности инерциальных систем отсчёта, явилась новойфизической теорией П. и в. Из неё следует, что пространственные и временныеотношения — длина тела (вообще расстояние между двумя материальными точками) идлительность (а также ритм) происходящих в нём процессов — являются неабсолютными величинами, как утверждала ньютонова механика, а относительными.Частица (например, нуклон) может проявлять себя по отношению к медленнодвижущейся относительно неё частице как сферическая, а по отношению кналетающей на неё с очень большой скоростью частице — как сплющенный внаправлении движения диск. Соответственно, время жизни медленно движущегосязаряженного p-мезона составляет ~ 10-8сек, а быстродвижущегося (с околосветовой скоростью) — во много раз больше. Относительностьпространственно-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 несамостоятельно существующими (независимо от материи) началами бытия. Теорияотносительности исключает представление о пустых П. и в., имеющих собственныеразмеры. Представление о пустом пространстве было отвергнуто в дальнейшем и вквантовой теории поля с его новым понятием вакуума. Дальнейшее развитие теорииотносительности показало, что пространственно-временные отношения зависят такжеот концентрации масс. При переходе к космическим масштабам геометрия П.-в. неявляется евклидовой (или «плоской», т. е. не зависящей от размеров областиП.-в.), а изменяется от одной области космоса к другой в зависимости отплотности масс в этих областях и их движения. В масштабах метагалактикигеометрия пространства изменяется со временем вследствие расширенияметагалактики. Т. о., развитие физики и астрономии доказало несостоятельностькак априоризма Канта, т. е. понимания П. и в. как априорных форм человеческоговосприятия, природа которых неизменна и независима от материи, так и ньютоновойдогматической концепции П. и в.
Связь П. и в. с материей выражается нетолько в зависимости законов П. и в. от общих закономерностей, определяющихвзаимодействия материальных объектов. Она проявляется и в наличии характерногоритма существования материальных объектов и процессов — типичных для каждогокласса объектов средних времён жизни и средних пространственных размеров.
Из изложенного следует, что П. и в.присущи весьма общие физические закономерности, относящиеся ко всем объектам ипроцессам. Это касается и проблем, связанных с топологическими свойствами П. ив. Проблема границы (соприкосновения) отдельных объектов и процессовнепосредственно связана с поднимавшимся ещё в древности вопросом о конечной илибесконечной делимости П. и в., их дискретности или непрерывности. В античнойфилософии этот вопрос решался чисто умозрительно. Высказывались, например,предположения о существовании «атомов» времени (Зенон). В науке 17—19 вв. идеяатомизма П. и в. потеряла какое-либо значение. Ньютон считал, что П. и в.реально разделены до бесконечности. Этот вывод следовал из его концепции пустыхП. и в., наименьшими элементами которых являются геометрическая точка и моментвремени («мгновения» в буквально смысле слова). Лейбниц полагал, что хотя П. ив. делимы неограниченно, но реально не разделены на точки — в природе нетобъектов и явлений, лишённых размера и длительности. Из представления онеограниченной делимости П. и в. следует, что и границы тел и явлений абсолютны.Представление о непрерывности П. и в. более укрепилось в 19 в. с открытиемполя; в классическом понимании поле есть абсолютно непрерывный объект.
Проблема реальной делимости П. и в. былапоставлена только в 20 в. в связи с открытием в квантовой механике неопределённостейсоотношения, согласно которому для абсолютно точной локализации микрочастицынеобходимы бесконечно большие импульсы, что физически не может бытьосуществлено. Более того, современная физика элементарных частиц показывает,что при очень сильных воздействиях на частицу она вообще не сохраняется, апроисходит даже множественное рождение частиц. В действительности не существуетреальных физических условий, при которых можно было бы измерить точное значениенапряжённостей поля в каждой точке. Т. о., в современной физике установлено,что невозможна не только реальная разделённость П. и в. на точки, нопринципиально невозможно осуществить процесс их реального бесконечногоразделения. Следовательно, геометрическое понятия точки, кривой, поверхностиявляются абстракциями, отражающими пространственные свойства материальныхобъектов лишь приближённо. В действительности объекты отделены друг от друга неабсолютно, а лишь относительно. То же справедливо и по отношению к моментамвремени. Именно такой взгляд на «точечность» событий вытекает из т. н. теориинелокального поля. Одновременно с идеей нелокальности взаимодействияразрабатывается гипотеза о квантовании П. и в., то есть, о существованиинаименьших длины и длительности. Сначала предполагали, что «квант» длины— 10-13см (порядка классического радиуса электрона илипорядка «длины» сильного взаимодействия). Однако с помощьюсовременных ускорителей заряженных частиц исследуются явления, связанныес длинами 10-14—10-15см; поэтому значения квантадлины стали отодвигать ко всё меньшим значениям (10-17, «длина» слабоговзаимодействия, и даже 10 -33см).
Решение вопроса о квантовании П. и в.тесно связано с проблемами структуры элементарных частиц. Появилисьисследования, в которых вообще отрицается применимость к субмикроскопическомумиру понятий П. и в. Однако понятия П. и в. не должны сводиться ни кметрическим, ни к топологическим отношениям известных типов.
Тесная взаимосвязьпространственно-временных свойств и природы взаимодействия объектовобнаруживается также и при анализе симметрии П. и в. Ещё в 1918 (Э. Нётер)было доказано, что однородности пространства соответствует закон сохраненияимпульса, однородности времени — закон сохранения энергии, изотропностипространства — закон сохранения момента количества движения. Т. о., типысимметрии П. и в. как общих форм координации объектов и процессов взаимосвязаныс важнейшими сохранения законами. Симметрия пространства при зеркальномотражении оказалась связанной с существенной характеристикой микрочастиц — с ихчётностью.
Одной из важных проблем П. и в. являетсявопрос о направленности течения времени. В ньютоновой концепции это свойствовремени считалось само собой разумеющимся и не нуждающимся в обосновании. УЛейбница необратимость течения времени связывалась с однозначнойнаправленностью цепей причин и следствий. Современная физика конкретизировала иразвила это обоснование, связав его с современным пониманием причинности.По-видимому, направленность времени связана с такой интегральнойхарактеристикой материальных процессов, как развитие, являющеесяпринципиально необратимым.
К проблемам П. и в., также обсуждавшимсяещё в древности, относится и вопрос о числе измерений П. и в. В ньютоновойконцепции это число считалось изначальным. Однако ещё Аристотель обосновывалтрехмерность пространства числом возможных сечений (делений) тела. Интерес кэтой проблеме возрос в 20 в. с развитием топологии. Л. Брауэрустановил, что размерность пространства есть топологический инвариант — число,не изменяющееся при непрерывных и взаимно однозначных преобразованияхпространства. В ряде исследований была показана связь между числом измеренийпространства и структурой электромагнитного поля (Г. Вейль), междутрехмерностью пространства и спиральностью элементарных частиц. Всё этопоказало, что число измерений П. и в. неразрывно связано с материальнойструктурой окружающего нас мира.
Основные понятия:
Пространственными характеристикамиявляются положения относительно др. тел (координаты тел), расстояния междуними, углы между различными пространственными направлениями (отдельные объектыхарактеризуются протяжённостью и формой, которые определяются расстояниямимежду частями объекта и их ориентацией). Временные характеристики — «моменты»,в которые происходят явления, продолжительности (длительности) процессов.Отношения между этими пространственными и временными величинами называютсяметрическими. Существуют также и топологические характеристики П. и в. —«соприкосновение» различных объектов, число направлений. С чистопространственными отношениями имеют дело лишь в том случае, когда можноотвлечься от свойств и движения тел и их частей: с чисто временными — в случае,когда можно отвлечься от многообразия сосуществующих объектов.
Однако в реальной действительностипространственные и временные отношения связаны друг с другом. Ихнепосредственное единство выступает в движении материи; простейшая формадвижения — перемещение — характеризуется величинами, которые представляют собойразличные отношения П. и в. (скорость, ускорение) и изучаются кинематикой.Современная физика обнаружила более глубокое единство П. и в., выражающееся всовместном закономерном изменении пространственно-временных характеристиксистем в зависимости от движения последних, а также в зависимости этиххарактеристик от концентрации масс в окружающей среде.
Для измерения пространственных ивременных величин пользуются системами отсчёта.
По мере углубления знаний о материи и движенииуглубляются и изменяются научные представления о П. и в. Поэтому понятьфизический смысл и значение вновь открываемых закономерностей П. и в. можнотолько путём установления их связей с общими закономерностями взаимодействия идвижения материи.
Понятия П. и в. являются необходимойсоставной частью картины мира в целом, поэтому входят в предмет философии.Учение о П. и в. углубляется и развивается вместе с развитием естествознания ипрежде всего физики. Из остальных наук о природе значительную роль в прогрессеучения о П. и в. сыграла астрономия и в особенности космология.
Развитие физики, геометрии и астрономиив 20 в. подтвердило правильность положений диалектического материализма о П. ив. В свою очередь диалектико-материалистическая концепция П. и в. позволяетдать правильную интерпретацию современной физической теории П. и в., вскрытьнеудовлетворительность как субъективистского ее понимания, так и попыток«развить» её, отрывая П. и в. от материи.
Пространственно-временные отношенияподчиняются не только общим закономерностям, но и специфическим, характернымдля объектов того или иного класса, поскольку эти отношения определяютсяструктурой материального объекта и его внутренними взаимодействиями. Поэтомутакие характеристики, как размеры объекта и его форма, время жизни, ритмыпроцессов, типы симметрии, являются существенными параметрами объекта данноготипа, зависящими также от условий, в которых он существует. Особенно специфичныпространственные и временные отношения в таких сложных развивающихся объектах,как организм или общество. В этом смысле можно говорить об индивидуальных П. ив. таких объектов (например, о биологическом или социальном времени).
2. Необратимость времени, как проявлениеасимметрии
Наибольший интерес исследователей в последниетри десятилетия привлекает проблема направленности и необратимости(однонаправленности) времени, поскольку именно это свойство качественноотличает время от пространственных координат.
Необходимость исследования оснований однонаправленностивремени следует из того, что все локальные (микроскопические) физическиезаконы, известные на данный момент, симметричны по отношению к обращениювремени. Однако на макроскопическом уровне наблюдается явная временнаяасимметрия всех явлений. Здесь необходимо заметить, что «жесткая»связь между существованием необратимых процессов и необратимостью времени невполне корректна. Современная теоретическая физика, основанная на симметричныхпо времени уравнениях, дает множество модельных процессов, необратимоеповедение которых сохраняется и при обращении времени. Так стационарнаягенерация второй гармоники волны, распространяющейся в среде с квадратичнойнелинейностью, независимо от направления времени идет в сторону полногопреобразования первой гармоники во вторую. Обратный же процесс распада второйгармоники не идет ни при каком направлении времени. Поскольку единственнойпричиной подобного поведения является нелинейность системы, можно было бысчитать, что нелинейность возникает за счет необратимости времени, однако длявозникновения нелинейности существует множество значительно менее экзотическихпричин, и приходится признать, что по крайней мере некоторые процессы могутбыть необратимыми «сами по себе». Указанное обстоятельство неустраняет необходимости анализа оснований однонаправленности времени, посколькунеобратимое поведение наблюдается и у систем, поведение которых достаточнохорошо описывается линейными уравнениями, и в этом случае о необратимости самихсистем говорить не приходится. В современной литературе рассматриваются двавозможных основания необратимости времени: номологическое и фактическое. Впервом из них для обоснования однонаправленности времени считается необходимымфизическое отличие его противоположных направлений. Причем это физическоеотличие должно проявляться в асимметрии физических законов по отношению кобращению времени. Во втором из них однонаправленность наблюдаемых явлений (и,следовательно, однонаправленность времени) является следствием фактическихусловий протекания процессов. Физические законы в этом случае симметричныотносительно обращения времени.
Позиция сторонников фактического основаниянеобратимости времени достаточно полно сформулирована в /5/ следующим образом:«Из того, что законы физики не запрещают процессов, обратных данным,очевидно, логически не следует, что процессы эти фактически протекают.Последнее, видимо, зависит от определенных господствующих в мире или его частиусловий протекания процессов… Следовательно, время (номологически обратимое) являетсяфактически обратимым тогда, когда существуют такие начальные или предельныеусловия в мире, при которых все процессы являются фактически обратимыми…Напротив, время (номологически обратимое) является фактически необратимым,когда существуют такие начальные или предельные условия в мире, при которых поменьшей мере некоторые процессы, то есть процессы определенного типа, являютсянеобратимыми». Таким образом, при этом подходе вместо требованияасимметрии физических законов появляется требование несимметричности начальныхи граничных условий. Основная же трудность этого подхода заключается внеобходимости объяснить, почему эти условия асимметричны для всех известных намклассов необратимых процессов. Весьма вероятно, что поиск источниканесимметричности фактических условий протекания всех классов необратимыхпроцессов в конечном счете сведется к существованию некоторых несимметричных повремени физических законов, которые обуславливают асимметрию фактическихусловий протекания процессов и физическое отличие противоположных направленийвремени, то есть к номологическому обоснованию направления времени. Любая жепопытка номологического обоснования однонаправленности времени должна в первуюочередь отталкиваться от критического анализа понятия времени в философии ифизике. В зависимости от принятой концепции, постановка вопроса о необратимостивремени должна приобретать специфические черты, отражающие специфику выбранноймодели времени. Очевидно, что возможные решения проблемы однонаправленностивремени также должны отражать специфические черты принятой концепции. Посколькув современной литературе отсутствует анализ специфических черт проявленияоднонаправленности времени в различных его концепциях, попытаемсясформулировать постановку проблемы необратимости времени и возможные еерешения, возникающие в рамках субстанциальной и реляционной концепций. В рамкахреляционной концепции, утверждающей, что время – система отношений междуфизическими событиями, постановка вопроса о необратимости самого времени являетсябессмысленной. Понятие необратимости времени в этой концепции связывается ссуществованием в окружающем мире необратимых изменений.
Hаправление времени определяется направлениемпротекания необратимых процессов. Основной трудностью этого определения направлениявремени является то, что существует по крайней мере три класса необратимыхпроцессов: электромагнитные, термодинамические и космологические, а в работе Р.Пенроуза /6/ рассмотрены семь несводимых на данном этапе друг к другу«стрел времени». Результатом связи направления времени с каким-либоодним типом необратимых процессов являются многочисленные утверждения овозможном обращении времени. Однако, в силу отсутствия известной нам связимежду классами необратимых процессов, из обращения одного из них не следуетобращение остальных и, следовательно, обращение времени. Единственным путемпреодоления указанной трудности является поиск связей между различными классаминеобратимых процессов и, в конечном счете — некоторого материального фактора(назовем его, к примеру тау-поле), который, принимая участие во всех или покрайней мере в некоторых необратимых явлениях, обуславливал бы ихнеобратимость. Поведение же самого тау-поля, очевидно, должно описыватьсяасимметричными по времени уравнениями. Из всего вышесказанного отнюдь неследует, что тау-поле обязательно должно являться какой-то новой формойматерии. Вполне возможно, что роль тау-поля может играть какое-либо из ужеизвестных полей, при условии, что именно это поле обуславливает необратимостьнаблюдаемых явлений.
В рамках субстанциальной концепции постановкавопроса о необратимости самого времени становится вполне корректной. Поэтому врамках этой концепции принципиально возможны два пути обоснованияоднонаправленности времени. Первый путь аналогичен решению этого вопроса вреляционной концепции и не затрагивает определения времени. Второй же путьзаключается в развитии субстанциальной концепции. Не затрагивая основыконцепции, считающей время особого рода субстанцией, определяющей длительностьвсех явлений и упорядочивающей события, можно дополнить определение времени,постулируя наличие у него других свойств, проявление которых заключается в том,что время, «само по себе» необратимое, обуславливает необратимостьвсех или по крайней мере некоторых наблюдаемых явлений. То есть процессыпроисходят не только во времени, но и с участием времени /7/. Предположение оналичии у времени физических свойств, помимо длительности и упорядоченности, врамках субстанциальной концепции является вполне естественным, хотя и нескольконепривычным. Однако никто уже не считает странным, что, например, элементарныечастицы могут обладать массой, зарядом, спином, магнитным моментом и т.д.,являясь в то же время вполне определенными объектами.
Таким образом, существует два пути обоснованияоднонаправленности времени. Первый — поиск материального фактора,обуславливающего необратимость по крайней мере некоторых классов необратимыхпроцессов; второй — предположение о том, что необратимость — это свойствосамого времени и что само время обуславливает необратимость по крайней меренекоторых классов процессов. Рассмотренная специфика проявленияоднонаправленности времени не накладывает никаких ограничений на то, какимобразом формируется необратимое поведение реальных систем. Однако ввидуобъективности времени должны существовать некоторые, общие для всех концепций,основания его необратимости. Анализ этих оснований позволяет установить, чтоможет быть источником необратимости процессов.
К общим основаниям необратимости времени следует,видимо, отнести асимметрию причинно-следственных (ПС) отношений, посколькуименно эта асимметрия в явном или неявном виде используется как независимыйпостулат в качестве критерия правильного временного порядка. Именно наосновании принципа причинности, например, отбрасываются решения волновыхуравнений в виде опережающих потенциалов. Однако, несмотря на то, что вфилософских исследованиях, за редкими исключениями, асимметрию ПС отношенийоднозначно связывают с направленностью и необратимостью времени, в существующихфизических теориях ПС отношения симметричны, что и выражается симметриейлокальных физических законов относительно обращения времени. Сам же принциппричинности используется только для упорядочивания во времени причинносвязанных событий.
Тождественность причинного порядка явленийвременному порядку стимулировала попытки свести временной порядок к причинному(так называемая «причинная теория времени» /2/). Неудача этихпопыток, достаточно полно обоснованная в /8,9/, вполне понятна. Действительно,во-первых, в субстанциальной концепции времени временной порядок являетсяпервичным и вводится в качестве независимого постулата. Любая попытка свестивременной порядок к причинному в рамках этой концепции должна в первую очередьосновываться на ее модификации. В рамках реляционной концепции для установлениявременного порядка достаточно не существование, а принципиальная возможностьпричинной связи, то есть временной порядок опять-таки первичен. Во-вторых, еслипринимать современную трактовку принципа причинности в физике /10/, содержащуюдва утверждения: 1) материальное воздействие причины на следствие; 2)предшествование причины следствию, то становится очевидным, что для определенияпричинного порядка необходимо существование временного порядка, поскольку ничемдругим, как порядком во времени, причина и следствие в этой трактовке принципапричинности не отличаются. Таким образом, о причинной теории времени можно былобы говорить, если определить количественное и качественное отличие причины отследствия, не зависящее от их временного порядка, и уже на основании этихотличий устанавливать временной порядок.
В современной литературе можно выделить дветочки зрения на возможные пути номологического обоснования однонаправленностивремени:1. "… для обоснования такого фундаментального определения, какнаправление времени, недостаточно одних только фактуальных утверждений иэмпирических данных, сколь бы достоверны и убедительны они ни были. Для этогонеобходимо номологическое обоснование направления времени, специальный закон,устанавливающий необратимость по крайней мере определенной группы физическихпроцессов. По-видимому, это должен быть достаточно строгий принцип запрета,который исключал бы протекание физических процессов в обратном направлении.(...)… имеющиеся данные свидетельствуют о том, что необратимость физическихпроцессов не является только эмпирически наблюдаемой и, видимо, скорее всегоесть проявление и действие какого-то единого и всеобщего закона. Очевидно,однако, что такого рода принцип запрета нельзя ниоткуда вывести, а можно толькопостулировать." /1/.Соглашаясь с тем, что необратимость наблюдаемыхявлений, скорее всего, есть проявление какого-то всеобщего закона, следуетзаметить, что никакой принцип запрета, не подкрепленный физической теорией, вкоторой этот принцип появлялся бы естественным образом (как следствие принятыхпостулатов) в виде отсутствия решений, обращенных во времени, не может бытьдостаточным для обоснования необратимости времени.
Наиболее ярким современным примером подобнойнедостаточности, пожалуй, является появление в СТО объектов, распространяющихсясо сверхсветовыми скоростями. Несмотря на то, что один из основных постулатовСТО в ее первоначальной формулировке запрещал существование объектов, соскоростями больше скорости света, развитие теории показало, что вматематическом формализме СТО сверхсветовые объекты возникают естественнымобразом, то есть сами уравнения не запрещают их существование. Обоснование жепредельности скорости света в рамках СТО, как отмечено в /1/, содержитлогический круг и не может считаться корректным. Пожалуй, более конструктивнымобоснованием необратимости времени в этом направлении является предложение Р.Пенроуза /6/, который утверждает, что "… остается единственное(«очевидное») объяснение (обратимости локальных законов инеобратимости наблюдаемых явлений. — В.М.): не все точные законы физикисимметричны во времени!«2. »… сама множественность этих обоснований(множество различных «стрел времени». -В.М.) свидетельствует онеобходимости обращения рассуждений. Видимо, не однонаправленность временивытекает из явлений трех рассмотренных типов (необратимые термодинамические иэлектромагнитные процессы, расширение Вселенной), а, наоборот, наблюдаемая вопыте асимметрия процессов обусловлена единым источником — однонаправленностьювремени"/11/.Первая точка зрения может относиться как к реляционной, так ик субстанциальной концепции, и по сути эквивалентна поиску материальногофактора, обуславливающего необратимость процессов. Вторая точка зрения можетотноситься только к субстанциальной концепции, поскольку только в этойконцепции время, в принципе, может обладать какими-то свойствами, помимометрических. Обе приведенные точки зрения объединяет одна общая черта: этиподходы не используют отмеченное выше и являющееся на данном этапеобщепринятым, основание несимметричности процессов — временную асимметрию ПСотношений. По-видимому, наиболее естественным (и, видимо, наиболеефундаментальным) путем обоснования однонаправленности времени является та илииная попытка дополнения принципа причинности возможностью количественного иликачественного отличия причины от следствия, и построение физической теории,использующей в качестве постулата это реальное «физическое» отличие причины отследствия в элементарных процессах. Вопрос же о том, чем обусловленапостулируемая асимметричность ПС связи: влиянием некоторого материальногофактора (тау-поле) или же свойствами самого времени, на сегодняшний день,по-видимому, можно отнести к вопросам терминологии. Согласно принципудвойственности познания окружающей действительности /12/, всегда возможнопостроение двух типов теорий — одни из них основываются на определенномкомплексе свойств пространства и времени и непрерывном умножении свойствматерии; другие — на определенном комплексе свойств материи и непрерывномумножении свойств пространства и времени. Причем, теории обоих типов, впринципе, могут одинаково хорошо описывать наблюдаемые явления, и каждая изэтих теорий может содержать какие-либо внутренние противоречия, стимулирующиеих дальнейшее развитие.
3. Гипотезы Н.А.Козырева о новых свойствахвремени
В своих рассуждениях Козырев исходил изосновной идеи о том, что время — это не просто «чистая длительность»,так сказать, расстояние от одного события до другого, а нечто материальное,имеющее не только «длину», но и определенную плотность.
С первого взгляда с этим трудносогласиться, однако более пристальное рассмотрение показывает, что в этойпарадоксальной идее есть смысл.
Действительно, эксперимент и квантоваятеория доказали, что если бы окружающее нас пространство можно было рассмотретьв сверхсильный микроскоп, увеличивающий в триллионы триллионов раз, то мыувидели бы его заполненным «смогом» рождающихся и тут же исчезающихчастиц. Другими словами, вакуум — это не чистая бестелесная протяженность, какможно было бы подумать, рассматривая пустую откачанную от газов колбу, а особоесостояние материи. Но если это так, то похожими свойствами «особойсубстанции» должно обладать и время, ведь теория относительности говорит,что пространство и время словно две проекции единого целого — расстояния вчетырехмерном пространстве. Правда, такое пространство — специфическое, неокружающее нас трехмерное, но это уже детали. Важно, что если одна проекцияобладает материальными свойствами, то, можно думать, они есть и у другой.
Впрочем, мысли о материальности временивысказывались задолго до квантовой механики и теории относительности. Еще вдревнейших философиях упоминалось о двух сущностях, составляющих основу нашегомира,- аморфной вещественной, образующей тела, и бестелесной, невидимой инеощутимой, порождающей движение, переход от одного состояния к другому. Насовременном языке первую мы называем материей, вторую — временем.
Однако, в большинстве философских ифизических теории время всегда рассматривается как нечто совершенно нематериальное, не имеющее никаких свойств, кроме «чистогеометрических», — измеряемой часами скорости (ритма) и кривизны,проявляющейся как гравитация.
С точки зрения Козырева, метафора«река времени» имеет прямой смысл. В его теории время, подобноводяному потоку, обладает плотностью и, возможно, имеет какие-то другиесвойства, которые еще только предстоит нам открыть. Омывая материальные тела,река времени оказывает на них силовое воздействие. Встреться ей на путисоответствующим образом устроенное «мельничное колесо», и потоквремени приведет его в движение.
Образно говоря, время ведет себя не какбесстрастный хронометрист-наблюдатель, а как активный участник происходящихсобытий. Оно ускоряет их или замедляет.
Можно сказать, что у времени два типасвойств: пассивные, связанные с геометрией нашего мира (ох изучает теорияотносительности), и активные, зависящие от его внутреннего«устройства». Вот они-то и являются предметом теории Козырева.
Плотность времени характеризует степеньего активности. Она показывает, насколько сильно «временнаясубстанция» воздействует на происходящие в том или ином месте процессы. Иподобно тому, как водяная струя изменяется при столкновении с камнем, плотностьвремени тоже меняется в процессах его взаимодействия с веществом.
В некоторых случаях, например пристолкновении упругих шаров, которое происходит почти без потери энергии,процесс может идти как в прямом, так и в обратном направлении. Никакихсущественных, качественных изменений тут не происходит, изменяется лишькинематика. Можно считать, что плотность времени при этом тоже остаетсянеизменной.
Иное дело — необратимые процессы,скажем, торможение тела силами трения или испарение жидкости. Точно провести ихв обратном направлении, след в след повторяя все их промежуточные этапы,невозможно. По мысли Козырева, тут происходит изменение плотности времени. Еслиона увеличивается, это эквивалентно испусканию временной субстанции, то естьтворению времени. Если же его плотность снизилась и процессы стали протекатьменее энергично, значит, произошло поглощение времени.
Вселенная в теории Козырева оказываетсяпохожей на бескрайнее океан-море, в каких-то местах которого бьют большие ималые ключи, извергающие потоки времени, в других открыты канализационныестоки, втягивающие время. Там оно становится небытием.
Поскольку поток времени активновзаимодействует с веществом, следует ожидать, что на нем останутся отпечаткисвойств и структуры тел, с которыми он «сталкивался». Унося с собойчасть информации, время разупорядочивает тела, нарушает их внутреннююорганизацию.
Козырев считает, что любой процесс,связанный с потерей информации и увеличением хаоса, обязательно испускает потокиспещренного информацией времени. В свою очередь, поглощаясь в окружающихтелах, он увеличит количество содержащейся в них информации и тем самымнесколько упорядочит их структуру.
Получается, любой деструктивный процесссвязан с испусканием времени, а всякое упорядочение сопровождается егопоглощением. Например, таяние снега, испарение жидкости или растворение сахарав воде являются источниками времени. Тогда в веществах, расположенных пососедству с ними и поглощающих часть испущенного ими временного потока, должныустраняться дефекты кристаллических решеток, а у живых организмов должнывосстанавливаться поврежденные генные структуры. Вблизи неравновесных процессовбудет изменяться электрическое сопротивление материалов, которое сильно зависитот упорядоченности их структуры, там должны изменяться также теплоемкость,магнитные свойства и многое другое.
Как воды точат камни, текущая сквозьВселенную река времени ежечасно и ежеминутно влияет на происходящие в нейсобытия, перераспределяет содержащиеся в ней энергию и информацию. На нашей,планете каждую весну рождаются бурные потоки времени, и живая природа, поглощаяих, обновляется. Осенью же увядающие поля и леса всеми порами источают время, акристаллизация жидкости в снег и лед интенсивно поглощает его.
Конечно, все это лишь гипотезы, которыедолжны быть проверены опытом. Однако чтобы не прерывать логической линии визложении теории, отложим пока разговор об экспериментах и рассмотримподробнее, что определяет направление времени и как работают его источники.
Река времени течет из прошлого вбудущее. Но чем различаются эти два ее конца? Что определяет направление«стрелы времени»?
Хотя однозначного ответа на эти вопросы,который удовлетворил бы и специалистов-физиков, и профессионалов-философов,пока еще нет, большинство ученых склоняются к мысли, что дело тут — внеисчислимом количестве каналов, которыми всякий предмет и каждое явлениесвязаны с окружением. Даже те из них, которые выглядят полностьюизолированными, на самом деле непрерывно испускают и поглощают кванты различныхполей, взаимодействуют с вакуумным «смогом». Можно без преувеличениясказать, что всякое явление в нашем мире прямо или косвенно связано со всемидругими. Это приводит к тому, что энергия и информация в процессахвзаимодействия «растекаются» по многочисленным ручейкам-каналам и собратьих обратно просто невозможно. Сделать это можно лишь приближенно, сохранивсамые широкие потоки и отсекая все остальное. Точнее всего это удается вупоминавшихся выше «обратимых процессах», хотя полная, стопроцентнаяобратимость и абсолютная симметрия прошлого с будущим существуют лишь вабстрактной теории.
Необратимые процессы как раз и задаютнаправление «стрелы времени».
Однако если логически продолжить этирассуждения, мы придем к мрачному выводу о постепенном, но неизбежномвырождении Вселенной, превращении ее в газ самых простейших, элементарныхчастиц, которым уже не на что распадаться и не во что переходить. К тому жекосмологическое расширение Вселенной («разбегание» галактик) делаетего чрезвычайно разреженным.
Выходит, нас ждет довольно унылоебудущее, практически пустой, холодный и мертвый мир. Правда, расчеты говорят,что такое состояние наступит не ранее, чем через 10110 лет,временной интервал, по сравнению с которым двадцать миллиардов летсуществования нашей Вселенной — исчезающе малый миг. Тем не менее, когда речьидет о судьбах мира, вопросе скорее философском, нежели физическом, важенпринципиальный ответ.
Козырев не принимал идею тепловой смертимира. По его мнению, беспредельной диссипации, неограниченному«растеканию» энергии и информации препятствуют процессы поглощениявремени, которые играют роль автоматического стабилизатора, предохраняющего мирот смертельной эрозии. Поглощая время, материальные системы восстанавливаютуровень своей организации, и это обеспечивает бесконечный круговорот природы.
Подтверждение своей гипотезе пулковскийастроном видел в феномене многомиллиардолетнего горения звезд. Подсчет числанейтрино, освобождающихся в ходе ядерных реакций на Солнце, а, следовательно, ина других звездах, указывает на то, что мощность ядерной топки, по-видимому,недостаточна для поддержания звездной энергетики на стабильном уровне, ипоэтому должны быть какие-то иные её источники. Известно несколько альтернативвосстановления энергетического баланса «звездной иллюминации», не стольрадикальных, как гипотеза о превращении времени в энергию, но Козырев отдавалпредпочтение именно ей.
Если судить по публикациям, то поискпроцесса, который бы препятствовал скатыванию Вселенной к состоянию полногоравновесия, был отправной точкой его теории.
Объяснение механизму испускания ипоглощения времени Козырев пытался найти в связи причины и следствия. От всехдругих эта связь отличается тем, что явления тут не просто сопутствуют другдругу, а одно из них вызывает, порождает второе. Это — «родительская»,или, как говорят философы, глубинная генетическая связь матери — причины и дитя- следствия.
Переход причины в следствие определяетнаправление процесса, а следовательно, и направление потока времени, различаетпрошлое и будущее. Время втекает в систему через причину к следствию. Оновтягивается причиной и уплотняется там, где расположено следствие.
И вот тут мы сталкиваемся с оченьтрудным вопросом. Возникает что-то вроде логического круга: время определяетсячерез причинность, а она в свою очередь зависит от времени, ведь в ееопределении используются термины «вызывать», «порождать»,которые неразрывно связаны с понятием времени. Ясно, что породить можно лишьто, чего сначала не было, а потом стало. Получается, как в поговорке: где тутначало того конца, которым кончается это начало? Или как в сакраментальномвопросе: кто старше — яйцо или курица?
Правда, по причинным цепочкам событийвсегда передается движение. Например, в механических явлениях — импульс имомент вращения. Казалось бы, этим обстоятельством можно воспользоваться дляустановления порядка. К сожалению, приобретение или потеря движения само посебе еще ничего не говорит о направлении процесса. Тело, с которым связанапричина, может как потерять импульс — вспомним останавливающиеся при лобовомударе биллиардные шары, — так и приобрести его (ружье, из которого сделанвыстрел, испытывает отдачу). Вот если бы нам показали два отрывка кинофильма, водном из которых шары приближаются, а в другом — катятся прочь, постепеннозамедляясь, тогда мы сразу бы сказали, что первый видеоклип относится кпричине, второй — к следствию. Тут ясно, что есть что. Однако кинофильм — этоопять-таки упорядоченная во времени цепочка событий.
Как видим, обойтись без времени никак неудается.
Не только астроном Козырев, но и другиеученые утверждали, что причинность имеет более глубокий и фундаментальныйсмысл, чем время. Тем не менее, создать «вневременную» теориюпричинности еще никому не удалось.
Не будем, однако, слишком придирчивыми.Когда создается новая теория, она всегда выглядит противоречивой. Главное,чтобы все используемые ею величины и их связи можно было однозначно реализоватьна опыте и проверить следствия. Теория Козырева этому требованию удовлетворяет,и если ее предсказания подтвердятся опытом, то найти ей обоснование — это ужеследующий этап. Как говорится, было бы что обосновывать!
Механические системы самые простые, наних в первую очередь и следует проверять предсказания новой теории. Для этого,прежде всего, заметим, что любое механическое движение слагается из смещения иповорота и может быть представлено как винтовое, наподобие того, как движетсявгоняемый в пробку штопор. Козырев предположил, что силовое воздействиевременного потока при переходе причины в следствие тоже связано с винтовымусилием.
Причина действует на следствие, аследствие оказывает сопротивление «обратным винтом». Встречныедавления при этом полностью гасят друг друга, вызывая внутренние напряжения, апериферические вращения создают пару направленных в противоположные сторонысил. Это похоже на то, как мы давим на руль велосипеда при повороте. Силыдеформируют предмет и тоже вызывают в нем напряжения. Все эти напряжения какраз и есть та энергия, которую вносит в тело втекающий в него поток времени.
Действуя на тело, время не можетсдвинуть его с места, но способно его развернуть. В этом смысле оно родственновращению, и можно сделать еще одно смелое предположение: не только времяпорождает вращение, но и обратно — любое вращение увеличивает плотностьвременного потока, создавая дополнительный «временной винт» вдольсвоей оси.
Другими словами, предполагается, чтовсякое вращающееся тело, будучи включенным в причинно-следственную связь,обязательно деформируется и, кроме того, создает пару сил, одна из которыхприложена в точке расположения причины, а вторая — в точке следствия.
Это очень важная гипотеза. Если всепредыдущие имели скорее философский, нежели физический характер, то эту можноколичественно проверить на опыте.
Рассмотрим, например, быстро вращающийсяволчок-гироскоп, прикрепленный к потолку лаборатории длинным эластичнымподвесом. Ясно, что после того как затухнут качания такого необычного маятника,он вытянется вдоль вертикали — пока нет внешних причинных связей,дополнительный «временной винт» вращающегося гироскопа несколько егодеформирует, но не смещает центра тяжести. Пара сил тоже «спрятана»внутри гироскопа.
Ситуация изменится, если маятниквключить в какой-либо внешний процесс, к примеру, установить на потолке, вточке подвеса, электровибратор, который будет служить причиной колебаний,передающихся по отвесу к гироскопу. Если верить «причинной механике»,в этом случае сразу же возникнет пара сил. Одна из них будет действовать напричину — вибратор, другая будет приложена к вращающемуся гироскопу, с которымсвязано поглощение колебаний (следствие). Отвес должен отклониться отвертикали.
Если теперь вибратор укрепить на самомгироскопе, то есть поменять местами причину и следствие (колебания будут теперьпоглощаться потолком комнаты), то направление «временного винта»изменится на обратное и отвес тоже должен отклониться в противоположнуюсторону.
И что вы думаете — когда Козыревпроделал такие опыты, они подтвердили его предсказания!
В другом эксперименте он взвешивалвращающийся гироскоп на аналитических весах, состоящих из центральной стойки иукрепленного на ней коромысла с подвешенными чашечками — одна для взвешиваемогопредмета, другая — для уравновешивающих его гирек. Такие весы часто используютфотографы и аптекари.
Когда нет внешнего процесса, все временныедеформации опять-таки спрятаны внутри гироскопа и его вес не зависит отвращения. Стоит, однако, включить вибратор, действующий на стойку весов, каксразу же возникнет пара сил: одна приложена к причине — вибрирующей стойке,вторая — к центру тяжести вращающегося гироскопа, и равновесие чашекнарушается. В зависимости от направления вращения гироскопа, по или противчасовой стрелки, его вес должен уменьшиться или возрасти. И эксперимент сноваподтвердил теорию.
Отклонения от обычной,«непричинной» механики невелики — всего лишь несколько тысячныхпроцента, но они повторялись от одного опыта к другому.
Кроме вибрационной, использовались идругие причинно-следственные цепи. Маятник с металлической струной-подвесом ивращающийся гироскоп включались в сеть внешнего тока, в других случаях точкаподвеса сильно нагревалась или охлаждалась. И Козырев всегда обнаруживалэффект, предсказываемый его новой механикой. Похожие результаты получили идругие исследователи.
Если допустить, что в этих опытах неткаких-либо скрытых систематических ошибок, то их результаты нельзя объяснить спомощью известных нам физических законов. А это означает, что мы — на порогеоткрытий, несравненно более фундаментальных, чем теория относительности иквантовая механика.
Вопрос настолько серьезный, а наблюдаемыеэффекты так малы, что прежде чем прийти к окончательным выводам, требуетсятщательная ревизия экспериментов
4. N-мерность пространства
Основные понятия о пространстве были сформированы вглубокой древности, и как бы смысл этого слова остался и дошел до наших дней. Исейчас, с большим разнообразием открытий понимание этого слова меняется. Ещедве тысячи лет назад пространство делилось на мир вещей материи и мир идейсознания, на два полюса — материальность и идеальность, на две закрытые части (рис. п.1).
И целью настоящегоисследования является раскрытие определения «Пространство и время — этоформы существования материи».
Само слово «пространство» — это обобщение. Историю понятия этого слова можно начать с идейученика Платона Аристотеля, который, кроме того, что сопоставил линии,поверхности и телам числа 1, 2, 3, к тому же связал идеи с объектами, лишив ихполной самостоятельности, вечности по Платону. С этого момента философияразвивается вместе с развитием знаний о природе, расходится и смешивается понаправлениям физики, математики, философии, личности и общества, со старымделением, и с другим оттенком — на материализми идеализм.
Все направления философииравноценны. Но можно отметить, открытость физики, и замкнутость другихнаправлений, связанных с нашим сознанием. Поэтому, понять философию Природыможно только поняв, что такое пространство физики и что такое законы физики(рис. п.2).
/>
Рис. п.1. Начальное определение пространства
/>
Рис. п.2. Современное определение пространства
Единственное преимущество физики — это минимальное абстрагирование, а абстракция — это вид кодирования информации. Материя, Природа сама по себенеизмерима и, не потому что “бесконечна” в своем разнообразии, а потому, чтоизмеряем. И в физике была применена абстракция в виде измерения, но не к самойматерии в самом общем ее виде, а к ее качествам — частным видам.
Физика — это наукаизмерения того, что мы видим, слышим и ощущаем.
Математика — это наукаизмерения всего, что мы можем себе вообразить, но вообразить мы можем толькото, что нас окружает, в этом находится связь физики и математики.
Философия — этонаука, которая одновременно использует возможности внешнего и внутреннего мирадля понимания законов Природы и описания их словами.
Далее мы рассмотрим толькосвойства физических измерений, как бы со стороны и только факты. Для того чтобыизмерять, используется эталон, как мера, мерность, размерность.
Мера — целое или рациональное число — значения эталона измерения, или золотая константа физической величины.
Мерность — целое число логарифмического пространства измерения,имеющего основанием постоянную тонкой структуры.
Размерность — символ пространства измерения для физической величины,сама физическая величина обозначается одним символом и имеет традиционнуюкакую-либо единицу измерения.
Измерению подвергаютсяразные свойства вещества (качества и виды) и, снизившись на уровень ниже, чемПрирода, уже на этом уровне, чтобы измерения различать, их обозначают символамифизических величин, и между физическими величинами существуютопределенные закономерности, их называют законами. Рассматриваявместе разные измерения, получаем законы свойств измерения.
Теперь немного усложнимпонимание измерения тем, что измерения связаны с материей через формыизмерения материи в виде качества, мерности и количества — вобобщенной системе координат.
И когда рассматриваются свойства материи, часто подразумеваетсяпод ним пространство. И в то же время понятие пространства применимо к любомуабстрактному объекту.
Но как подступиться к этомуего свойству? Традиционно для этого понятие пространства сужается и сводится,как к происходящему от объема, и тогда возникает вопрос: «Почему пространствотрехмерно?» [3] и, что такое многомерное пространство? Рассмотрим один издревних подходов, имеющий исходящими точку, мерность которой 0, и ее движение.
Движение точки дает линию,отрезок которой является мерой длины, имеющей мерность 1.
Движение линии даетплоскость, часть которой является мерой площади, имеющей мерность 2.
Движение плоскости даетобъем, часть которого является мерой объема, имеющего мерность 3.
Движение трехмерной фигуры,создает четырехмерное пространство и так далее. В продолжении — эточисто математический подход. Физики остановились на мерности 4, а далее пошлиматематики, применив математический подход или тензорное исчисление дляопределения метрик физического пространства, и, опять же, замкнулись на сложномничего не объясняющем математическом подходе.
Цель этих подходов — создание n-мерных ФОРМ.
Остается только выяснить,как и для чего? Ответ простой: формы служат для измерения и форма — этопространство. То есть на самом деле понятие ПРОСТРАНСТВА — этообобщение и в него заложены все ФОРМЫ ИЗМЕРЕНИЯ материи. Таким образом, новым вфилософии будет то, что N-мерное ПРОСТРАНСТВО — ЭТО ФОРМА ФизическойВеличины, а все физические величины — это формы измерения материи, ане формы ее существования. Материя существует независимо от форм измерения ифизическая величина не материальна. Физическая величина служитдля измерения — это идея, абстракция. Природа развивается из планковскихточек. И пока существует природа, существует пространство. Нами изучаетсяпространство формами нами изобретенными, и на этом уровне формы служат намцелям измерения. Одной из таких форм (четвертой) является время.
К качественным формамотносятся все вещественные и квантовые состояния объектов, отметим из нихчерные дыры, крайним состоянием которых являются планковские точки.
К классическимколичественным формам относятся объемная и временная. Объемная форма, в своюочередь, состоит из длины, площади и собственно объема. Все эти формысоставляют как некоторый набор величин, которыми оперирует математика — математических величин, так и часть самых простых величин, которыми оперируетфизика. Так как на основе использования физических величин описаны все законыприроды, то за основу реальной мерности форм примем мерность физическихвеличин.
Все физические величиныимеют одно начало, в котором они все вместе, как кирпичики, плотно подходятдруг к другу, образуя монолит. Это состояние физических величин находится вреально существующей планковской точке — в месте соприкосновения материии первоматерии (материя находится снаружи планковской точки, а первоматерия — внутри). В этой точке все физические величины единичны и каждаятакая физическая единица имеет, в виде мерности, свой номер — целоечисло.
6. Список литературы
1. Молчанов Ю.Б. Четыре концепции времени в философии и физике.М., Hаука, 1977.
2. Рейхенбах Г. Hаправление времени. М., 1962.
3. Аугустынек З. Проблема анизотропии времени.//История иметодология естественных наук, М., Изд. МГУ, 1968, Вып. 6, сер.«Физика».
4. Аскин Я.Ф. Hаправление времени и временная структурапроцессов.//Пространство, время, движение. М., 1971.
5. Свиридонов М.H. К вопросу о необратимости времени в физике.//Философия и физика., Воронеж, 1972.
6. Пенроуз Р. Сингулярности и асиметрия во времени //Общая теорияотносительности. М., Мир, 1983.
7. Козырев H.А. Причинная механика и возможностьэкспериментального исследования свойств времени. //История и методологияестественных наук. М., изд. МГУ, 1963, вып. 2, сер. «Физика».
8. Уитроу Дж. Естественная философия времени. М., Прогресс, 1964.
9. Грюнбаум А. Философские проблемы пространства и времени. М.,1969.
10. Молчанов Ю.Б. Парадокс Эйнштейна- Подольского- Розена ипринцип причинности. //Вопросы философии. 1963, N3.
11. Мостепаненко А.М. Пространство и время в макро-, мега- имикромире. М., Политиздат, 1974.
12. Предводителев А.С. Учение о пространстве и времени всовременной науке //История и методология естественных наук. М., Изд. МГУ, вып.2, сер. «Физика».
13. Козырев H.А., "Времякак физическое явление", ГАО АH СССР (Ленинград).
14. Козырев H.А., «Источники звёздной энергии и теориявнутреннего строения звёзд», в сборнике Козырев Н.А., Избранные труды, Л.:Изд-во ЛГУ, 1991, стр. 448.