1.1.1. Физические концепции пространства-времени
...пока физически-техническое пространство считается тем единственным, к которому заранее должна ожидать привязки всякая пространственная характеристика.
М. Хайдеггер
Пространство, или геометрическое пространство, или абстрактное пространство, — то, которое свободно от человеческого присутствия, — является достоянием философии и естественных наук. Такое пространство стоит в паре со временем. Пространство и время неразрывно связаны между собой, выступая всеобщими формами бытия материи, её важнейшими атрибутами (см. словарную статью «Пространство и время» в [ФЭС 1989, 519—521]).
Начало их изучения связывают уже с древнегреческими атомистами (Демокрит, Эпикур, Лукреций) и с именем Аристотеля. Задолго до научного подхода к проблемам пространства-времени ими были выдвинуты два различных понятия пространства (и времени). Атомисты утверждали, что существует бесконечное мировое пустое пространство, которое служит вместилищем вещей, «ареной движения тел» [Штейнман 1962, 5]. Такое представление о пространстве соответствовало взглядам атомистов на природу вещей и материю. «Полное» и «пустое» — это два неразрывно связанных понятия: атомы материи (абсолютно «полное») могут существовать и двигаться только при наличии «пустого» вместилища.
Концепция пустого пространства отвергалась противниками атомизма, прежде всего Аристотелем. По Аристотелю, не может существовать пустота, ибо пустота — это нечто, имеющее величину, и вместе с тем ничто, бестелесное начало, ни на что не действующее и не подвергающееся воздействию. Аристотель рассматривал пространство как совокупность мест, занимаемых телами.
Таким образом, с самого начала развития философии возникли различные концепции пространства, которые в 1954 году были охарактеризованы Эйнштейном следующим образом: а) пространство как свойство материальных объектов занимать определенное положение, б) пространство как то, что содержит в себе все материальные объекты. «В случае а) пространство без материального объекта немыслимо. В случае б) материальный объект выступает как реальность, обладающая большей общностью по сравнению с материальным миром» [цит. по: Дубровский 1991, 5].
В эпоху формирования современного естествознания в 17—18 вв. идея пустого мирового пространства была далее развита Ньютоном; аристотелевское же понимание мирового пространства (и времени) легло в основу концепции Лейбница. Основное отличие лейбницевской концепции от ньютоновской состоит в том, что в первой отвергается представление о пространстве и времени как самостоятельных началах бытия, существующих наряду с материей и независимо от неё. По Лейбницу, пространство — это порядок взаимного расположения множества индивидуальных тел, существующих вне друг друга, время — порядок сменяющих друг друга явлений или состояний тел.
Коренное преобразование представлений о пространстве и времени произошло в начале 20 века в результате создания теории относительности А. Эйнштейном. Это — понятие о едином и неразделимом пространстве-времени, которое было впервые обосновано несколькими годами ранее и связано с именами М. Паладия, Г. Минковского, а также с именами исследователей 17—19 вв.: Дж. Локка, де Аламбера, Лагранжа, Фехнера, Маха и др. [Вернадский 1975, 37—38].
Реальное физическое пространство трехмерно, т. е. для определения положения данного тела по отношению ко всем остальным необходимо задание трёх координат, отсчитываемых от какого-то неподвижного тела, выбранного для начала отсчёта.
В теории относительности взаимосвязь пространства и времени отражается понятием четырехмерного континуума, или четырехмерного пространства, где роль четвертой координаты играет время. В теории относительности пользуются термином «пространство-время» (без союза и) для подчеркивания неразрывности его составляющих. Положение тела в четырехмерном пространстве (событие) определяется четырьмя величинами, образующими интервал (расстояние), величина которого остается неизменной (инвариантной) при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой (о сути теории см. [Готт 1964; Фридман 1965; Рейхенбах 1985; Штейман 1962; Аскин 1966 и др.]).
В отечественной философской литературе начиная с середины 50-х годов обсуждались две концепции пространства и времени — субстанциальная и реляционная. В соответствии с субстанциальной концепцией пространство и время суть самостоятельные субстанции, существующие независимо от материи и наряду с ней как ее пустые вместилища, т. е. пространство — это чистая протяжённость, а время — чистая длительность, в которые «помещены» материальные объекты. Однако субстанциальная трактовка, создаваемая под впечатлением от «Математических начал натуральной философии» Ньютона и по аналогии с воззрениями древнегреческих атомистов, не согласовывалась с положением о том, что пространство и время суть формы существования материи, а не самостоятельные субстанции. Поэтому считалось, что с философской точки зрения более приемлема реляционная концепция пространства и времени, с позиций которой пространство выражает сосуществование объектов, а время — последовательность их состояний.
Отечественные теоретики предпринимали и попытки синтеза субстанциальной и реляционной концепций пространства и времени (А.Д. Александров, В.И. Свидерский, В.И. Барашенков — см. освещение этих концепций в [Дубровский 1991]), которые тем не менее не дали ответов на многие возникающие вопросы.
Несколько иной подход к концепциям пространства-времени сформировался в зарубежной философской литературе, где акцент делался не на присущности пространства-времени материи, а на присущности метрики пространству-времени: является ли метрика внутренним свойством пространства-времени, или она создаётся внешними материальными объектами, без которых пространство-время метрически аморфно. Эти два альтернативных воззрения породили две концепции пространства-времени — абсолютную и релятивистскую. С точки зрения абсолютной концепции, восходящей к Ньютону, пространство и время не являются метрически аморфными, а сами в себе содержат метрику.
С позиций релятивистской концепции, восходящей к Эйнштейну, метрика пространства-времени создается материальными объектами. Обе эти концепции были связаны с признанием объективного существования пространства-времени, но оставляли возможность для различных вариантов решения вопроса о связи пространства-времени с материальными объектами. Этим, в частности, они отличались от субстанциальной и реляционной концепций, которые сразу были сформулированы так, что поставили пространство-время в определенную позицию по отношению к материальным объектам.
1.1.2. Физическая категория пространства vs. категория времени
Из вышесказанного о значении понятия единого пространства-времени не следует вывод, что «четырехмерный мир» кладет конец представлениям о времени и пространстве как о двух специфических формах существования материи, которые должны быть заменены одной формой «пространство-время».
Четырехмерный мир не означает четырехмерного пространства в обычном, физическом смысле этого понятия. Единственным реально существующим физическим пространством является пространство с тремя измерениями, а «четырехмерный мир» теории относительности представляет собой лишь такое описание событий в трехмерном пространстве, в котором оно берется в неразрывном единстве с его временной характеристикой. На это специально обращал внимание А. Эйнштейн: «Неразделимость четырехмерного континуума событий совсем не означает эквивалентности пространственных координат временной координате. Наоборот, мы должны помнить, что временная координата определена физически совершенно иначе, чем пространственные координаты» [цит. по: Аскин 1966, 101]. Рассматриваемое само по себе время образует то, что можно было бы назвать «пространством» одного измерения.
Таким образом, пространство и время — это совокупность внешних отношений материальных объектов и их состояний (явлений) [Штейнман 1962, 232]; при этом пространство — это общая форма сосуществования материальных объектов, заключающаяся в том, что они в процессе взаимодействия закономерно расположены друг относительно друга и находятся в определенных количественных (метрических, топологических) отношениях друг к другу; а время — это общая форма смены состояний изменяющихся материальных объектов, заключающаяся в том, что каждое состояние представляет собой определенное звено процесса (процессов), совершающегося в системе, и находится в определенных количественных отношениях к другим состояниям, составляя ту или иную часть процесса.
Предположим гипотетически, что суть приведенных выводов физико-математической концепции пространства (и времени) можно экстраполировать на иной уровень рассмотрения проблемы — для иной моделируемой системы (например, для системы языка, где время будет рассматриваться как одна из составляющих многомерного пространства текста).
| Предыдущая страница | К оглавлению | Следующая страница |