Движение, пространство и время

Универсальными формами и способами бытия являются движение, пространство и время, интерес к которым возник еще в глубокой древности и сохраняется до наших дней.

Идея взаимосвязи материи и движения, возникнув первоначально в самом общем виде, по мере прогресса научных знаний приобретала все более широкий смысл и наполнялась конкретным содержанием. Решающее влияние на последнее оказало возникновение теоретической механики и экспериментального естествознания в Новое время, в результате чего материалистами XV111 в. (Д.Дидро, П.Гольбах и др.) была последовательно и четко сформулирована концепция единства материи и движения. Все во Вселенной, подчеркивает П.Гольбах, находится в движении. «Сущность природы заключается в том, чтобы действовать… Движение – это способ существования, необходимым образом вытекающий из сущности материи».

Однако концепция движения как существеннейшего свойства материи, развивавшаяся философами XV111 в., была, при всей ее прогрессивности, ограниченной из-за понимания движения как простого механического перемещения. Кроме того, утверждение единства матери и движения ими не было должным образом обосновано, поскольку не были вскрыты действительные причины движения.

Глубокие идеи по обсуждаемому вопросу были высказаны Гегелем, который преодолел представление о движении как только лишь о механическом перемещении. Вместе с тем следует иметь в виду, что Гегель считал природу инобытием духа, и поэтому, в конечном счете, внутреннюю активность материи он выводит из самодвижения абсолютной идеи.

Следующий этап в понимании движения как способа бытия материи связан с диалектическим материализмом, в рамках которого Ф.Энгельс показал, что «материя без движения так же немыслима, как и движение без материи». Поэтому в мире нет ни одного застывшего и абсолютно неизменного материального объекта, все находится в беспрестанном движении, во всех материальных объектах происходит движение атомов, молекул, каждый объект взаимодействует с окружающей средой, а это взаимодействие заключает в себе движение того или иного рода. Если даже говорить лишь о механическом перемещении, можно утверждать, что любое тело, покоящееся по отношению к Земле, вращается вместе с Землей вокруг ее оси, перемещается относительно Солнца, вместе с Землей и Солнцем вращается вокруг центра Галактики.

Но ведь механическое перемещение – это лишь одна из форм движения материи. Взятое же в самом общем виде движение тождественно всякому изменению вообще. «Движение, рассматриваемое в самом общем смысле слова, т.е. понимаемое как способ существования материи, как внутренне присущий материи атрибут обнимает собой все происходящее во Вселенной изменения и процессы, начиная от простого перемещения и кончая мышлением»[125].

Признание движения способом существования материи требует преодоления одностороннего его понимания, как только перемещения в пространстве. Если движение - способ существования материи, а в природе имеется бесчисленное множество качественно разных материальных систем, то неизбежно наличие и качественно своеобразных форм движения. Надо сказать, что в философии издавна предпринимались попытки, направленные на упорядочение наших представлений о движении и его формах. С одной стороны, Демокрит и другие атомисты сводили всякое движение к пространственному перемещению или столкновению атомов, с другой Аристотель, Платон, а впоследствии Бэкон старались обосновать мысль о существовании нескольких своеобразных основных форм движения. В последующем развитии философии и естествознания обе концепции находили своих сторонников и противников.

Основные принципы классификации форм движения материи были разработаны Энгельсом, исходя при этом из следующих критериев: 1) соответствие определенных форм движения определенным уровням структурной организации материи; 2) неразрывная взаимосвязь и единство качественно различных форм движения; 3)качественное своеобразие различных форм движения, несводимость высших форм движения к низшим.

Руководствуясь этими принципами и опираясь на достижения науки своего времени, Энгельс в работе «Диалектика природы» предложил следующую классификацию форм движения материи: механическая (пространственное перемещение); физическая (теплота, звук, изменение агрегатных состояний, электромагнетизм, гравитация и т. д.); химическая (превращение атомов и молекул); биологическая (обмен веществ в живом организме); социальная (общественные изменения, а также процессы мышления).

Разумеется, за истекшее с тех пор время наука открыла новые структурные уровни материи и соответственно новые формы движения в микро- и мега мире: движения и превращения элементарных частиц, процессы в атомных ядрах, в звездных системах, Метагалактике. Да и в понимание форм движения в макромире современная наука внесла много нового: в новом свете предстала проблема соотношения механического и физического форм движения, по-новому поставлена проблема взаимоотношения биологического и физико-химического движения. Будущий прогресс науки приведет, бесспорно, к открытию новых форм движения, что не может не отразиться на классификации форм движения.

При изучении взаимоотношения форм движения важно избежать как отрыва высших форм движения от низших, так и механического сведения первых к последним. Стремление абсолютизировать одну из этих тенденций ведет либо к механицизму, либо к теориям, полностью отрывающим высшие формы движения от низших.

Основу механицизма составляет редукционизм, т. е. безусловное и полное сведение высших форм движения к низшим (скажем, химических процессов к физическим или биологических к химическим, а, в конечном счете – сведение всех форм движения к механическому). Исторически механицизм возник, как стремление объяснить все тепловые, электрические, химические и другие явления на основе законов механики. В этой связи в памяти всплывает работа французского философа Ж. Ламетри «Человек-машина», где он рассматривает человека не более как самостоятельно заводящуюся сложно устроенную машину, подобную часовому механизму. Однако дальнейшее развитие науки, особенно электромагнитной (X1X век), затем квантовой теории (XX век), сделало совершенно очевидной несостоятельность сведения законов электродинамики или квантовой физики к законам классической механики.

Но, критикуя механицизм и его различные проявления, нельзя забывать и об органической связи между различными формами движения материи, о том, что каждая высшая форма возникает на базе низшей. Поэтому диалектика выступает не только против механицизма, но и против второй односторонней концепции, абсолютизирующей качественную специфичность более сложных материальных образований.

Другими важнейшими атрибутами материи – наряду с движением – являются пространство и время. Соответственно проблема пространства и времени является одной из наиболее фундаментальных, на первый взгляд простых, на самом же деле невероятно сложных проблем философии и естествознания. В своей повседневной жизни мы привыкли считать понятия пространства и времени чем-то само собой ясным и не вызывающим никаких сомнений. Но серьезные размышления о них показывает иллюзорность интуитивной ясности. Недаром средневековый теолог А.Августин писал: «Что же такое время? Пока никто меня о том не спрашивает, я понимаю, нисколько не затрудняясь, но как только хочу дать ответ, я становлюсь в тупик».

Для понимания сущности пространства и времени важно различать пространство и время, как они существуют объективно, в качестве атрибутов материи, и пространство и время в их отражении человеком – в чувственной данности их в нашем восприятии и теоретическом их воспроизведении мышлением. Как только мы выходим за рамки обыденных представлений, такое различение становится совершенно необходимым.

Реальное пространство и время принадлежат самой материи, относятся к структуре объективного мира. Перцептуальное пространство и время – это, во-первых, пространственно-временные отношения, как они непосредственно воспринимаются нами, и, во-вторых, пространство и время наших представлений, воображения, снов, галлюцинаций. Перцептуальное пространство и время представляют собой отражения реального пространства и реального времени, их субъективные образы в человеческом сознании.

Перцептуальное время как непосредственное восприятие реального времени зависит от психического состояния человека. В силу этого оно может быть существенно различным для разных индивидуумов или даже для одного и того же индивидуума в разное время и при разных обстоятельствах, оно может и «бежать», и «тянуться».

Перцептуальное пространство связано с определенной упорядоченностью отдельных фрагментов непосредственной чувственной картины воспринимаемой реальности. Одни предметы представляются нам существующими дальше от нас, другие – ближе, одни воспринимаются как находящиеся справа, другие – слева. Перцептуальное пространство – это прежде всего визуальное, или зрительное пространство.

Концептуальное пространство и время – это отражение реального пространства и времени в формах абстрактного мышления – в философских категориях и естественнонаучных понятиях, т.е. воспроизведение реального пространства и времени на языке теоретических моделей. Это, например, евклидовы и неевклидовы пространства, абсолютное пространство ньютоновой механики и относительное пространство специальной теории относительности, дискретное пространство и время квантовых моделей и непрерывное искривленное пространство общей теории относительности, многомерные пространства математики и пространство расширяющейся Вселенной, пространство театра военных действий и пространство культурно-национальной автономии. Это многообразие концептуальных пространств и времен отражает объективное многообразие пространственно-временных структур реального мира, а также многоступенчатость познания реального пространства и времени человеком.

Уже на перцептуальном уровне отражения реального пространства мы замечаем, что все материальные системы обладают способностью занимать некоторое место, характеризуются определенными размерами, объемом. Далее, мы замечаем, что одни тела расположены рядом, другие отдалены друг от друга некоторым расстоянием, в одних случаях вещи характеризуются рядоположенностью, в других – одни вещи содержат в себе другие в качестве элементов своей структуры. Мы замечаем, наконец, что различные вещи могут быть по разному расположены не только по отношению друг к другу, но также и по отношению к нам: одни из них находятся справа от нас, другие – слева, третьи расположены перед нами, четвертые – над нами. Совокупность этих различных свойств и отношений материальных систем и образует содержание реального пространства, а их обобщенное отражение на теоретическом уровне составляет содержание философского понятия пространства.

Все это многообразие свойств и отношений может быть сведено к трем основным моментам – протяженности, взаимному расположению тел и их пространственной структуре. Фиксируя эти фундаментальные проявления пространственной определенности материи, мы тем самым выражаем сущность реального пространства.

Пространство есть всеобщая объективная форма существования материи, являющаяся необходимым условием возникновения и движения конкретных материальных систем и выражающая их структурность, протяженность и взаимное расположение.

Сопоставляя различные процессы и события, мы замечаем, что они обладают различной продолжительностью. Одни из них прошли, другие сосуществуют, третьи только ожидаются нами. Причем, одни совершились только что или вот-вот должны наступить, другие же совершились давным-давно и теряются в необозримой дали прошлого, либо, напротив, их наступление ожидается в весьма отдаленном будущем.

Совокупность этих многообразных свойств и отношений объективных явлений, процессов и событий и образует содержание реального времени, а обобщенное отражение этих временных свойств и отношений на концептуальном уровне познания составляет содержание философского понятия времени. Все эти многообразные временные свойства и отношения могут быть сведены к трем основным моментам: длительности материальных явлений и процессов, последовательности явлений и событий, временной структуре длящихся явлений и процессов. Фиксируя эти общие проявления временной определенности мира, мы тем самым выражаем сущность времени.

Время есть всеобщая объективная форма существования движущейся материи, являющейся необходимым условием возникновения и изменения конкретных материальных систем и выражающая структурность и длительность материальных процессов и объективную последовательность событий.

Пространство и время как формы координации материальных объектов обладают свойствами, изучение которых сыграло выдающуюся роль в развитии физики. Этими свойствами являются трехмерность пространства, одномерность времени, однородность и изотропность пространства, однородность и анизотропность времени.

Трехмерность пространства представляет собой эмпирически констатируемое фундаментальное его свойство, которое выражается в том, что положение любого материального объекта может быть определено с помощью трех независимых величин, например трех координат (х, у, z) в прямоугольной декартовой системе координат, обычно называемых длиной, шириной и высотой. Следует отметить, что до сих пор отсутствует теоретическое обоснование трехмерности нашего пространства. Мы не знаем, почему оно трехмерно, и тем более не можем доказать, что трехмерность является обязательным свойством всякого реального пространства. Трехмерность нашего макроскопического пространства - это эмпирически установленный факт.

Время одномерно. Это означает, что положение события во времени может быть задано – при наличии фиксированного начала отсчета – одним параметром. Иначе говоря, для задания любого момента времени достаточно одного числа, обозначающего отрезок времени, протекший от начала отсчета.

С одномерностью времени тесно связан ряд важных его свойств. Одномерность времени предполагает определенную упорядоченность его, иначе говоря, существование определенного временного порядка, который состоит в том, что моменты времени расположены в строго определенной линейной последовательности. Время характеризуется определенной направленностью. Реальное время анизотропно, однонаправленно: оно течет в направлении от прошлого через настоящее к будущему и не может быть ни остановлено в этом своем течении, ни тем более обращено вспять. Время необратимо, оно принципиально не может быть подвергнуто инверсии. Это проявляется в том, что прошлое принципиально не доступно какому бы то ни было вмешательству или влиянию со стороны настоящего или будущего. Уже осуществившиеся события не могут быть изменены или заменены другими.

К фундаментальным физическим свойствам пространства относятся его однородность и изотропность. Однородность пространства проявляется в равноправии всех его точек, отсутствии в пространстве каких-либо избранных, привилегированных систем отсчет. Изотропность пространства означает, что в нем нет привилегированных направлений, все возможные направления равноправны. В силу этого поворот системы отсчета на некоторый угол сам по себе не сказывается на протекании природных процессов.

Однородность времени состоит в равноправии (равноценности) всех моментов времени и означает инвариантность систем по отношению к сдвигам во времени. Течение времени само по себе не меняет характера процессов и вида законов, управляющих этими процессами.

На протяжении всей истории развития представлений о пространстве и времени шло соперничество субстанциональной концепции пространства и времени, которая сводит их сущность соответственно к протяженности и длительности (Демокрит, Ньютон, Декарт), и реляционной концепции пространства и времени, которая рассматривает их как формы упорядоченности явлений и событий (Аристотель, Лейбниц). Согласно субстанциональной концепции, пространство и время понимаются как нечто самостоятельно существующие наряду с материей, как ее пустые вместилища. Все объекты мыслятся существующими в пространстве и во времени, причем последние имеют независимое от первых существование. Пространство – это чистая протяженность, а время – чистая длительность, в которые как бы «помещены» материальные объекты.

Этот взгляд одним из первых высказал Демокрит: «… в действительности же существуют только атомы и пустота»[126]. Здесь пустота (т.е. «чистое пространство») наделяется субстанциональностью и мыслится наряду с атомами как единственно существующее в действительности. Свое всестороннее развитие и завершение субстанциональная концепция пространства и времени получила у Ньютона. Раскрывая сущность пространства и времени, Ньютон различает два типа этих понятий: абсолютные (истинные, математические) и относительные (кажущиеся, обыденные): «Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью. Относительное, кажущееся, или обыденное время есть или точная, или изменчивая, постигаемая чувствами внешняя мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как то час, день, месяц, год.

Абсолютное пространство по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему остается всегда одинаковым и неподвижным. Относительное пространство есть мера или какая-либо ограниченная подвижная часть, которая определяется нашими чувствами»[127]

При таком понимании абсолютное пространство и время представлялись некоторыми самодовлеющими элементами бытия, существующими вне и независимо от каких-либо материальных процессов. Этот взгляд близок к субстанциональному пониманию пространства и времени, хотя у Ньютона они не являются настоящими субстанциями. Ведь они обладают лишь одним признаком субстанции – абсолютной самостоятельностью существования и независимостью от любых конкретных процессов, но не обладают другим важнейшим качеством субстанции – способностью порождать различные тела и сохраняться в их основе при всех изменениях тел.

С точки зрения реляционной концепции, пространство и время представляют собой не особые субстанциональные сущности, а формы существования материальных объектов: пространство выражает сосуществование материальных объектов, время – последовательность их состояний. Наметки реляционной концепции пространства и времени можно обнаружить еще у Аристотеля, но впервые со всей четкостью она сформулирована Лейбницем. Впоследствии реляционная концепция в философском плане была воспринята и развита диалектическим материализмом, а в естественнонаучном плане – релятивистской физикой.

Наиболее общей современной естественнонаучной теорией пространства и времени является теория относительности. В противоположность ньютоновской теории, которая отрывала пространство и время от материи и друг от друга, теория относительности доказала единство материи, движения, пространства и времени. Специальная теория относительности, созданная А.Эйнштейном в 1905 году, показала единство пространства и времени, слила их в единый четырехмерный пространственно-временной континуум. Эта теория вскрыла также зависимость свойств пространства-времени от движения материальных систем. Оказалось, что в движущихся системах время замедляет свое течение, а линейные размеры движущихся тел сокращаются в направлении движения тем больше, чем больше скорость их движения, т.е. с изменением скорости движения материальных систем изменяется их пространственно-временное бытие. Кроме того, была установлена относительность одновременности: события, одновременные в одной системе отсчета, неодновременны в другой системе отсчета, движущейся относительно первой.

Общая теория относительности, созданная в 1915 году, еще более сильно изменила классические представления о пространстве и времени. В рамках этой теории было установлено, что свойства пространства и времени существенно зависят от распределения и движения материальных систем (точнее говоря, гравитационных масс). В сильных гравитационных полях время замедляет свое течение, а пространство искривляется, становится неевклидовым.

Зависимость свойств пространства и времени от материи и качественное многообразие пространственно-временных структур фиксируются и другими естественнонаучными теориями (например, дискретное пространство и время квантовой физики, пространство кристаллографии, геологическое пространство и др.). Три основные сферы материального мира – неживая природа, живая природа, общество – характеризуются специфическими пространственно-временными структурами. В свою очередь, в неживой природе существуют особенности пространства-времени в мега-, макро- и микромире.

Появление живой природы также было связано с формированием биологического пространства-времени. В биологии на первый план выдвигаются проблемы ритмов в различных подсистемах живых организмов («биологические часы»), ассиметрия в пространственной структуре молекул живого вещества.

Возникновение социально организованной материи связано с формированием качественно специфических пространственно-временных структур, в которых воспроизводится и развивается человек как общественное существо. Социальное время является мерой изменчивости общественных процессов. В общественной жизни мы наблюдаем убыстрение темпов развития, ускорение ритмов социальных процессов, социальное время как бы уплотняется и ускоряется по мере общественного прогресса.