Пространство и время

Пространство  и время.

Для обыденных житейских  представлений пространство и время  – нечто привычное, известное и очевидное. С самых первых дней после своего появления на свет человек начинает осознавать, что существуют разные направления в окружающем его мире. Вначале – это верх и низ, правая и левая сторона. Позже осознается факт, что любой предмет занимает определенное место относительно других объектов, граничит с ними. Так постепенно, через осознание предельно общих свойств, отражающих структурную организацию окружающего нас мира, на основе наблюдений и практического использования объектов, их объема и протяженности складывается понятие пространства.

Понятие о времени также  складывается еще в детском возрасте, но позже, чем представление о  пространстве. Сначала ребенок начинает замечать смену дня и ночи. Несколько позже становится понятным деление суток на утро, день, вечер и ночь. Тогда же появляется представление о течении времени, о существовании сегодняшнего, вчерашнего и завтрашнего дней. Еще позже осознается возможность выделения как более коротких (час, минута, секунда), так и более длинных промежутков времени (месяц, год). Представление о времени складывается на основе восприятия человеком смены событий, состояний предметов и круговорота различных процессов.

Достаточно быстро человек  осознает, что пространство и время  очень тесно взаимосвязаны друг с другом. Ведь время можно характеризовать мерами пространства – расстоянием, а расстояние – мерами времени. Так, время можно измерять относительным положением стрелок на циферблате часов, расстояние – временем, которое потребуется на дорогу до какого-либо объекта (пять минут ходьбы от метро).

В современной математике пространство определяют как множество  каких-либо объектов, которые называют его точками. Ими могут быть геометрические фигуры, функции, состояния физической системы и т.д. Рассматривая их множество как пространство, отвлекаются от всяких их свойств и учитывают только те свойства их совокупности, которые определяются принятыми во внимание или введенными (по определению) отношениями. Эти отношения между точками и теми или иными фигурами, то есть множествами точек, определяют "геометрию пространства".

Поскольку пространство и  время неотделимы от материи, то правильнее было бы говорить о пространственно-временных  свойствах. Но при познании пространства и времени люди часто абстрагируются от их материального содержания, рассматривая их как самостоятельные формы бытия. В таком случае выделяют:

·  всеобщие свойства пространства и времени – к ним относятся такие пространственно-временные характеристики, которые проявляются на всех структурных уровнях материи, неразрывно связаны с другими ее атрибутами;

·  общие свойства пространства и общие свойства времени – они обычно выделяются в научных и учебных целях;

·  специфические (локальные) свойства пространства и времени – они проявляются лишь на некоторых структурных уровнях, присущи только некоторым классам явлений.

Чаще всего обсуждают  проблему обратимости пространства-времени. Обратимость пространства и времени – свойство, тесно связанное с симметрией. В каждую точку пространства можно возвращаться снова и снова. В этом отношении пространство является как бы обратимым. Что касается времени, то обычно подчеркивается его необратимость, означающая однонаправленное изменение от прошлого к будущему: нельзя возвратиться назад в какую-либо точку времени, но нельзя и перескочить через какой-либо временной промежуток в будущее. Отсюда делается вывод, что время составляет как бы рамки для причинно-следственных связей.

Решение проблемы обратимости  предполагает рассмотрение двух противоположных концепций – статической и динамической. Согласно статической концепции времени, события прошлого, настоящего и будущего существуют одновременно. Кроме того, все физические законы инвариантны относительно замены знака времени, поскольку время в уравнениях движения классической и квантовой механики берется в квадрате. Это наводит на мысль, что все физические процессы могут происходить одинаково как в прямом направлении, так и в обратном. Если это действительно так, то имеется принципиальная возможность, перемещаясь во времени, оказываться в событиях прошлого или будущего, а также возвращаться из них в настоящее. Статическая концепция допускает возможность построения "машины времени" и некоторые другие эффекты и парадоксы. Так, если течение времени зависит от скорости движения его носителя, то можно принять "парадокс близнецов" в теории относительности: возвратившийся из космического путешествия космонавт по существу попадает в свое будущее, а его брат, оставшийся на Земле, встречается со своим прошлым. Эти события происходят одновременно, т.е. в некоторый момент времени встречаются настоящее с прошлым и настоящее с будущим. В такой встрече отсутствует симметрия. Еще один пример: свет от различных звезд долетает до нас за разные интервалы времени; следовательно, об их современном состоянии мы ничего не знаем, а изучаем их далекое прошлое, принимая его за настоящее.

В науках о Земле также  обсуждаются подобные явления. Еще  в 1938 г. академик К. К. Марков описал явление, которое он назвал метахронностью. Оно проявляется в том, что наступление и чередование фаз и стадий развития геосистем происходят несинхронно в разных частях земного шара, даже если эти геосистемы располагаются на одной широте. Например, установлено, что формирование ледникового щита Антарктиды началось значительно раньше, чем оледенение в Северном полушарии. Обсуждают также явление полихронности, которое предполагает одновременное наличие нескольких пластов времени в одном объекте. Все они существуют в настоящем, но, располагая их в некоторой хронологической последовательности, можно самые древние из них называть прошлым, средней давности – настоящим, а самые молодые – будущим. Полихронность свойственна многим природным явлениям. Поэтому статическая концепция не так уж нелепа, как ее иногда пытаются представить.

Динамическая концепция времени противоположна статической: в ней есть лишь настоящее, прошлое существовало, а будущее только еще будет существовать. К прошлому относятся все те события, которые уже осуществились и превратились в последующие. Будущие события – это те, которые возникнут из настоящих и непосредственно предшествующих им событий. Настоящее охватывает все те явления, которые реально существуют и способны к взаимодействию между собой. Взаимодействие возможно лишь при одновременном сосуществовании объектов. В рамках динамической концепции невозможно построение "машины времени" для перемещения в прошлое и будущее. Если бы путешествие в прошлое было реально возможным, тогда, дойдя до некоторого момента, "машина времени" исчезла бы вместе с экипажем, поскольку в прошлом их реально не существовало. А при путешествии в будущее надо еще воссоздать некоторый будущий мир из ничего, куда-то "спрятав" существующий мир, чтобы затем возвратиться в него. С этой концепцией связана неопределенность понятия настоящего, поскольку неясно, какой именно отрезок времени можно считать настоящим – миг, день или более продолжительное время.

Представление о настоящем  можно предельно сузить, выбирая  все более и более короткие отрезки времени и доведя их до интервала, достаточного для того, чтобы его невозможно было принять за настоящее. Появляется ощущение, что нет не только прошлого и будущего, но и настоящего. Все, что было, – уже прошлое, все последующее – еще в будущем. Но настоящее может быть и расширено в зависимости от сопоставляемых интервалов и масштабов события до часа, дня, года и т.д. Обычно говорят, что для объектов и явлений настоящее время охватывает тот интервал, в течение которого они физически могут взаимодействовать между собой путем обмена веществом и энергией. Если бы скорость распространения воздействий была бесконечной, то это настоящее представляло бы собой сколь угодно малый миг, дающий мгновенное сечение всех событий во Вселенной – настоящих, прошлых и будущих. Но скорость распространения воздействий конечна и, по современным представлениям, не превышает скорости света в вакууме. Поэтому физически проявляющееся во взаимодействиях настоящее материальных систем охватывает тот временной интервал, в течение которого они способны взаимодействовать. Для элементарных частиц это будут очень малые отрезки времени, но для Галактики они возрастают до десятков тысяч лет. Внутри этого настоящего для крупных систем могут укладываться события прошлого, настоящего и будущего малых систем, существующих намного меньшее время. Только сейчас мы воспринимаем излучение от звезд и галактик, испущенное тысячи и миллионы лет назад. Взаимодействия между ними могут осуществляться в течение миллионов лет в обоих направлениях. Отсюда следует относительность понятия настоящего. При этом из систем будущего никаких воздействий и информации не может поступать, ибо они еще не возникли, не обладают реальным существованием. Действие всегда происходит только в одном направлении: от прошлого к настоящему и от настоящего к ближайшему будущему, в которое настоящее переходит, но никогда наоборот. Последнее исключается законом причинности.

В современной науке используются такие понятия, как физическое, геологическое, географическое, биологическое, психологическое, социальное и другие виды пространства и времени. Биологическое пространство и время характеризуют специфические пространственно-временные свойства параметров органической материи: асимметрию расположения атомов в молекулах белка и нуклеиновых кислот; собственные временные ритмы и темпы изменения внутриорганизменных и надорганизменных биосистем; взаимосвязь и синхронизацию ритмов друг с другом, а также с вращением Земли вокруг оси и сменой времен года.

Психологическое пространство и время характеризуют основные структуры пространства и времени, связанные с восприятием и так называемыми персептивными (вкусовыми, визуальными и т.д.) полями. Исследователями выявлены неоднородность персептивного пространства, его асимметрия, эффект обратимости времени в бессознательных и транспсихических процессах, а также синхронизм психических процессов, состоящий в одновременном параллельном проявлении идентичных психических переживаний у двух или нескольких человек. Для иллюстрации психологического времени можно привести широко известное высказывание немецкого философа А. Шопенгауэра о том, что в детстве время идет очень медленно, в юности быстрее, но все равно еле "передвигает ноги", в зрелом возрасте оно уже "идет в ногу" со старением, а в старости мчится, как стрела. Каждый человек испытывал моменты, когда время "мчится, как стрела" или "тянется, как резина". Проиллюстрировать различное восприятие пространства можно, например, напомнив о том, что одно и то же помещение одним людям может казаться большим, а другим – маленьким.

Кроме рассмотренных типов  пространства и времени в литературе обсуждаются проблемы геологического, географического, социального и других типов пространств и времен, выделяются их специфические черты и характерные особенности. При этом обычно анализируются неоднородность пространственно-временных структур, специфические пространственные отношения между элементами, ритмы и темпы изменения, ускорение или замедление темпов развития рассматриваемых в конкретной отрасли естествознания объектов.

Материя и движение.

"Материя" - одно из  фундаментальнейших понятий философии. Однако в различных философских системах его содержание понимается по-разному. Для идеалистической философии, например, характерно то, что она или совсем отвергает существование материи или отрицает ее объективность. Так, выдающийся древнегреческий философ Платон рассматривает материю как проекцию мира идей. Сама по себе материя у Платона ничто. У последователя Платона, Аристотеля, материя тоже существует лишь как возможность, которая превращается в действительность только в результате соединения ее с формой. Формы же в конечном итоге берут свое начало от Бога.  Гегеля материя проявляется в результате деятельности абсолютной идеи, абсолютного духа. Именно абсолютный дух, идея порождают материю.  В субъективно-идеалистической философии Дж. Беркли открыто заявляется о том, что материи нет, и ее никто никогда не видел, что, если изгнать это понятие из науки, то это никто и не заметит, ибо оно ничего не означает.  
        В материалистической философии также существуют разные представления о материи. Правда, для всех философов-материалистов характерно признание за материей ее объективного, независимого от сознания (ощущений) существования.  
       Уже древние философы (китайские, индийские, греческие) в качестве материи рассматривали какое-либо наиболее распространенное чувственно-конкретное вещество, которое они считали первоосновой всего существующего в мире. Такой подход к определению материи может быть назван субстанциальным, ибо его суть составляла поиск основы (субстанции) мира. Представитель той же Милетской школы - философ Аваксимен утверждал, что все вещи происходят из воздуха, за счет его разряжения, или сгущения (воздушные испарения, подымаясь вверх и разряжаясь, превращаются в огненные небесные светила и, наоборот, твердые вещества – земля, камни и т. д. – есть не что иное, как сгустившийся и застывший воздух). Гераклит первоосновой всего сущего считал огонь.  
        Конечно, трудно было представить, что в основе разнообразия вещей и процессов находится что-то одно. Поэтому впоследствии философы стали рассматривать в качестве первоосновы мира (материи) несколько веществ сразу. Так, например, Эмпедокл (У в. до н. э.) говорил о 4-х элементах, как о корнях всех вещей: огне, воздухе (эфире), воде и земле. Другой древнегреческий философ Анаксагор учил, что мир состоит из бесконечного числа "семян" - делимых до бесконечности частиц. 
        Атомистический материализм связан с именами древнегреческих философов Левкиппа и Демокрита (IV в. до н. э.). Материя отождествлялась ими с бесструктурными атомами (атом в переводе с греческого означает "неделимый"). По Демокриту, бытие складывается из движущихся в пространстве атомов и пустоты. Атомы геометричны (например, душа состоит из круглых атомов), не подвергаются никакому воздействию извне, неспособны ни к какому изменению, они вечны и неуничтожимы. Они обладают определенным размером, массой, могут сталкиваться, ударяясь друг о друга. Глазу атомы совершенно не видимы, - замечал Демокрит, но, однако, они могут быть вполне видимыми в умственном смысле. Жизнь, с точки зрения Демокрита, - это соединение атомов, смерть - их разложение. Душа тоже смертна, ибо ее атомы могут разлагаться, -учил Демокрит.  
        Взгляд на материю как на бесчисленное множество атомов, без каких-либо заметных изменений, сохранялся в различных школах философского материализма вплоть до начала ХХ века. Отождествление материи с веществом (и с неделимыми атомами в его основе) был характерен и для французских материалистовXVIII века, и для Л. Фейербаха. Интересно, что и Ф. Энгельс, основываясь на позициях атомистического материализма, вместе с тем в ответе на вопрос: существует ли материя как таковая, писал, что реально существует материя лишь в виде конкретных форм, объектов и не существует материи как бесструктурной первоматерии, не изменяемой формы всех форм. 
         Наиболее глубокие революционные изменения происходили в конце XIX и начале XX века в естествознании, особенно в физике. Они были столь фундаментальны, что породили не только кризис физики, но очень серьезно затронули и ее философские основания.  
       Все это привело к коренному пересмотру прежних устоявшихся представлений о строении материи. Рухнуло основное положение атомистического материализма о неделимости, неизменности и о неуничтожимости атома, что послужило поводом для опровержения материализма в свете новейших выводов естествознания. Тезис о том, что в связи с новыми открытиями физики материя исчезла, был правомерно оспорен В. И. Лениным, защищавшим философский материализм. В.И.Ленин показал, что в действительности здесь имело место не крушение материализма как такового, но крах лишь его конкретной, первоначальной формы. Материализм же диалектический рассматривает материю как материю движущуюся и поэтому "настаивает на приблизительном, относительном характере всякого научного положения о строении материи и свойствах ее".  
        Рассматривая материю, как философскую категорию, обозначающую объективную реальность, В.И.Ленин тем самым продолжает материалистическую линию в философии. В его определении нет подведения категории "материя" под более широкое понятие, ибо такого понятия просто не существует. Материя противопоставляется сознанию, при этом подчеркивается объективность, как независимость ее существования от сознания. Именно это свойство: существовать до, вне и независимо от сознания определяет смысл и значение философско-материалистического представления о материи. Философская трактовка материи обладает признаком всеобщности и обозначает всю объективную реальность. При таком понимании материи нет и не может быть ссылок на физические свойства материи, знание о которых относительно.  
        Материя, как объективная реальность характеризуется бесконечным количеством свойств. Но важнейшими ее свойствами, ее атрибутами, являются пространство, время и движение.  
       Объективная непрерывность пространства и времени и их прерывность обусловливают движение материи, которое является основным способом ее существования. Движение материи - абсолютно, ее покой - относителен.  При этом следует иметь в виду, что в философии движение понимается как всякое изменение вещей и процессов.  Движение в самом широком его понимании представляет собой единство моментов перемещения вещей и процессов и их изменения. Едущая машина перемещается в пространстве, "старая" книга на полке "стареет", изредка "перемещаясь". Движение обладает целым рядом важнейших свойств.                         

       Во-первых, движению свойственна объективность, т. е. независимость его существования от сознания человека. Иными словами, материя сама по себе имеет причину своих изменений. Отсюда следует положение и о бесконечности взаимопревращений материи.  
       Во-вторых, движению свойственна всеобщность. Это означает, что любые явления в мире подвержены движению как способу существования материи (нет объектов лишенных движения). Это означает также и то, что само содержание материальных объектов во всех своих моментах в отношениях определяется движением, выражает его конкретные формы (и проявления). 
       В-третьих, движению свойственны несотворимость и неуничтожимость. Последовательный философский материализм отвергает какое-либо рассуждение о начале или конце движения.  
      В-четвертых, движению свойственна абсолютность. Признавая всеобщий характер движения, философский материализм не отвергает существования в мире устойчивости, покоя. Однако последовательный философский материализм подчеркивает относительный характер таких состояний материальных объектов. Это означает, что абсолютная природа движения реализуется всегда только в определенных, локально и исторически ограниченных, зависимых от конкретных условий, переходящих и, в этом смысле, относительных его видах. Именно поэтому можно сказать, что всякий покой (или устойчивость) – это момент движения, поскольку он преходящ, временен, относителен. Покой – это как бы .движение в равновесии, поскольку покой включен в совокупное движение, и он снимается этим абсолютным движением. Следовательно, о покое как некотором равновесии, моменте движения можно говорить лишь по отношению к определенной точке отсчета.  
      Многообразные конкретные проявления движения могут быть соотнесены с определенными материальными носителями. Это дает возможность построения разных классификаций форм движения материи. Форма движения материи связана с определенным материальным носителем, имеет определенную область распространения и свои определенное законы.  
 
Ф. Энгельс отмечал наличие 5-ти основных форм движения материи.  
1.    Механическое движение, связанное с перемещением тел в пространстве.  
2.    Физическое (по существу тепловое) движение, как движение молекул.  
3.    Химическое движение – движение атомов внутри молекул.  
4.    Органическое или биологическое движение, связанное с развитием белковой формы жизни.  
5.    Социальное движение (все изменения в обществе).  
       Эта классификация к настоящему времени устарела.  
Поэтому современная классификация форм движения материи включает:  
- пространственное перемещение;   
- электромагнитное движение, определяемое как взаимодействие заряженных частиц;  
- гравитационную форму движения;  
- сильное (ядерное) взаимодействие;  
-слабое взаимодействие (поглощение и излучение нейтрона);  
- химическую форму движения (процесс и результат взаимодействия молекул и атомов);  
геологическую форму движения материи (связанную с изменением в геосистемах - материках, слоях земной коры и т. д.):  
-биологическую форму движения (обмен веществ, процессы, происходящие на клеточном уровне, наследственность и т. д.;  
-социальную форму движения (процессы, происходящие в обществе).  
 
Очевидно, что развитие науки и дальше будет постоянно вносить свои коррективы и в эту классификацию форм движения материи. Однако, представляется, что в обозримом будущем она будет осуществляться исходя из принципов, сформулированных Ф. Энгельсом.