Пространство и время в свете теории относительности А. Эйнштейна

Специальная теория относительности, созданная в 1905 г. А. Эйн­штейном, стала результатом обобщения и синтеза классической механики Галилея—Ньютона и электродинамики Максвелла-Лоренца. «Она описывает законы всех физических процессов при скоростях движения, близких к скорости света, но без учета поля тяготения. При уменьшении скоростей движения она сводится к классической механике, которая, таким образом, оказывается ее частным случаем»¹.

Если бы были найдены абсолютные пространство и время, а следовательно, и абсолютные скорости, то пришлось бы отказаться от принципа относительности, в соответствии с которым инерци-альные системы равноправны. Создатель теории относительности сформулировал обобщенный принцип относительности, который теперь распространяется и на электромагнитные явления, в том числе и на движение света. Этот принцип гласит, что никакими физическими опытами (механическими, электромагнитными и др.), производимыми внутри данной системы отсчета, нельзя установить различие между состояниями покоя и равномерного прямолиней­ного движения. Классическое сложение скоростей неприменимо для распространения электромагнитных волн и света. «Для всех физических процессов скорость света обладает свойством беско­нечной скорости. Для того чтобы сообщить телу скорость, равную скорости света, требуется бесконечное количество энергии, и именно поэтому физически невозможно, чтобы какое-нибудь тело достигло этой скорости. Этот результат был подтвержден измере­ниями, которые проводились над электронами. Кинетическая энер­гия точечной массы растет быстрее, нежели квадрат ее скорости, и становится бесконечной для скорости, равной скорости света»².

Скорость света является предельной скоростью распростране­ния материальных воздействий. Она не может складываться ни с какой скоростью и для всех инерциальных систем оказывается по­стоянной. Все движущиеся тела на Земле по отношению к скорости света имеют скорость, равную нулю.

¹ Еремеева AM. Астрономическая картина мира и ее творцы. — М.: Наука, 1984. — С. 157.

² Рейкенбах Г. Философия пространства и времени. — М.: Прогресс, 1985. — С. 225.

Замечательный русский поэт Л. Мартынов сказал об этом так:

Это почти неподвижности мука, Мчаться куда-то со скоростью звука, Зная при этом, что есть уже где-то Некто, летящий со скоростью света.

И в самом деле, скорость звука составляет всего лишь 340 м/с. Это неподвижность по сравнению со скоростью света.

Из этих двух принципов — постоянства скорости света и рас­ширенного принципа относительности Галилея — математически следуют все положения специальной теории относительности (СТО). Если скорость света постоянна для всех инерциальных сис­тем, а все они равноправны, то физические величины длины тела, промежутка времени, массы для разных систем отсчета будут раз­личными. Так, длина тела в движущейся системе будет наименьшей по отношению к покоящейся:

где г — длина тела в движущейся системе со скоростью v по отно­шению к неподвижной системе; / — длина тела в покоящейся системе.

Для промежутка же времени либо длительности какого-либо процесса все обстоит наоборот. Время будет как бы растягиваться, течь медленнее в движущейся системе по отношению к неподвиж­ной, в которой тот же процесс будет более быстрым:

t t,=

Еще раз подчеркнем, что эффекты специальной теории относи­тельности будут обнаруживаться при скоростях, близких к скорости света. При скоростях, значительно меньших скорости света, форму­лы СТО переходят в формулы классической механики.

Эйнштейн попытался наглядно показать, как происходит замед­ление течения времени в движущейся системе по отношению к неподвижной. Представим себе железнодорожную платформу, мимо которой проходит поезд со скоростью, близкой к скорости света (рис. 6.1).

В точке А\ на платформе находится наблюдатель (или прибор, фиксирующий эксперимент). На полу вагона в точке А размещен фонарик. Когда происходит совмещение точки А в вагоне с точкой А\ на платформе, фонарик включается и появляется луч света. Так как скорость луча конечная, хотя и большая, то для того чтобы дос-

тигнуть потолка вагона, где расположено зеркало, и отразиться об­ратно, необходимо время, за которое поезд уйдет вперед.

N

Л/1

Рис.6.1

Для наблюдателя в вагоне луч света пройдет путь 2АВ, а для на­блюдателя на платформе — 2АС. Как видно из рис. 6.1, чем больше скорость поезда, тем длиннее линия АС. Очевидно, что 2АС > 2АВ. Это как раз и говорит о замедлении течения времени внутри дви­жущейся системы по отношению к неподвижной.

Необходимо подчеркнуть, что именно в отношении определен­ных пространственных координат изменяются отрезки длин и про­межутки времени. Наблюдатель, находящийся внутри вагона, по своим часам, скажем, ждет полчаса. А по часам наблюдателя на плат­форме проходит значительно больше времени. Если, например, длина космического корабля в полете уменьшается в два раза с точ­ки зрения наблюдателя на Земле, то при возвращении на Землю корабль сбавляет скорость и его длина становится такой же, какой она была при отлете.

Время же необратимо. Отсюда известный парадокс близнецов. После путешествия одного из близнецов на ракете, летевшей со скоростью, близкой к скорости света, он с удивлением обнаружит, что его брат стал старше его. Можно даже рассчитать такой полет.

Представим себе, что с Земли стартовал космический корабль со скоростью 0,99 или 0,98 скорости света и вернулся обратно через 50 лет, прошедших на Земле. Но согласно теории относительности по часам корабля этот полет продолжался бы всего лишь год. Если космонавт, отправившись в полет в возрасте 25 лет, оставил на Земле только что родившегося сына, то при встрече 50-летний сын будет приветствовать 26-летнего отца.

Физиологические процессы здесь совершенно ни при чем. Нельзя спрашивать, почему за один год сын космонавта состарился на 50 лет. Теория относительности доказала, что не существует ни абсолютного времени, ни абсолютного пространства. Сын постарел на 50 лет за годы, прожитые на Земле; в системе же отсчета кораб­ля время по отношению к Земле другое¹.

Релятивистское замедление является экспериментальным фактом. В космических лучах в верхних слоях атмосферы образуются части­цы, называемые пи-мезонами, или пионами. Собственное время жизни пионов — 10~8 с. За это время, двигаясь даже со скоростью, почти равной скорости света, они могут пройти не более чем 300 см. Но приборы их регистрируют. Они проходят путь, равный 30 км, т.е. в 10 000 раз больший, чем для них возможно. Теория относительности так объясняет данный факт: промежуток времени в 10~8 с является ес­тественным временем жизни пи-мезона, измеренным по часам, дви­жущимся вместе с мезоном, т.е. покоящимся по отношению к нему. Но в системе отсчета Земли время жизни мезона намного больше, и за это время он в состоянии пройти земную атмосферу.

Говоря об относительности пространственных и временных ве­личин в разных системах отсчета, следует помнить, что в теории относительности мы наблюдаем неразрывную связь относительного и абсолютного как одно из проявлений физической симметрии. Поскольку скорость света является абсолютной величиной, то и связь пространства и времени обнаруживается как некоторая абсо­лютная величина. Она выражается в так называемом пространст­венно-временном интервале по формуле:

В каждой системе отсчета длина тела и временной промежуток будут различны, а эта величина останется неизменной. Увеличение длины будет соответствовать уменьшению промежутка времени в данной системе, и наоборот.

В общей теории относительности (ОТО), или теории тяготения, Эйнштейн расширяет принцип относительности, распространяя его на неинерциальные системы. В ней он также исходит из экспери­ментального факта эквивалентности масс инерционных и гравитаци­онных, или эквивалентности инерционных и гравитационных полей.

Правда, принцип эквивалентности справедлив только при стро­го локальных наблюдениях. Так, представим себе лифт, стоящий на Земле. Наблюдатель в лифте бросает два шара. Они будут двигаться по направлению к центру Земли и, следовательно, друг к другу. Ес­ли же мы будем тянуть лифт с ускорением g в пустоте, то те же ша­ры будут двигаться параллельно друг другу (рис. 6.2).

Но несмотря на это ограничение, принцип эквивалентности иг­рает важную роль в науке. Мы всегда можем вычислить непосред­ственно действие сил инерции на любую физическую систему, и это дает нам возможность знать действие поля тяготения, отвлека­ясь от его неоднородности, которая часто очень незначительна¹.

¹ Философия естествознания. — М.: Политиздат, 1966. — С. 173.

¹ Сиама Д. Физические принципы общей теории относительности. — М.: Мир, 1971. - С. 48-49.

Центр Земли

Рис. 6.2

Расширение принципа относительности на неинерциальные системы, казалось бы, противоречит нашему обыденному опыту. Находясь внутри инерциальной системы, никаким экспериментом нельзя определить, движется она или покоится. Те, кто летал в са­молете, знают, что в нем, как и на Земле, можно делать все: пить чай, играть в мяч и т.п. Даже если посмотреть в иллюминатор, то увидишь, что самолет как бы неподвижно висит над облаками. Од­нако когда самолет начинает сбавлять скорость и идет на посадку, пассажиры сразу же это замечают.

Эйнштейн предлагает провести мысленный эксперимент с лиф­том, подвешенным над Землей. Наблюдатели, находящиеся внутри него, не смогут определить в некоторых ситуациях, находятся они в покое или в движении. Представим себе, что в какой-то момент вре­мени канат, на котором подвешен лифт, обрывается, и наблюдатели в нем оказываются в состоянии свободного падения. В этом случае они не смогут определить, какое из двух противоположных утвер­ждений будет истинным: 1) лифт движется в поле тяготения Земли; 2) лифт покоится в отсутствие поля тяготения. Если же в отсутствие поля тяготения Земли лифт будут тянуть вверх с ускорением g, то на­блюдатели также не смогут выбрать истинное утверждение из двух противоположных: 1) лифт покоится в поле тяготения Земли; 2) лифт движется с ускорением в отсутствие поля тяготения.

Какие же следствия для пространства и времени вытекают из общей теории относительности? Для этого нужно обратиться вна­чале к геометрии, которая возникла прежде всего как учение о фи­зическом пространстве, измерении земельных площадей и строи­тельных сооружений. Но уже в древности появилась теоретическая, аксиоматическая геометрия Евклида, которая оставалась единст­венной до XIX в. Правда, до конца XIX в. не делалось каких-либо различий между теоретической и физической геометрией.

С геометрией Евклида связывался тот взгляд, что пространство везде одно и то же. Она исходила из пяти аксиом, или постулатов.

Многих математиков не удовлетворял пятый постулат, который гла­сил, что из одной точки на плоскости можно провести только одну прямую, которая не будет пересекаться с данной, сколько бы ее ни продолжали. Этот постулат не был очевиден, так как никто не мог бы его экспериментально подтвердить даже в воображении — нель­зя же линию продолжить в бесконечность.

Ряд известных математиков пытались доказать, что этот постулат на самом деле является теоремой, т.е. его можно вывести из четырех других. Но все их попытки оказались неудачными. Они так или ина­че неявно предполагали тот же самый пятый постулат, например в той форме, что сумма углов треугольника равна двум прямым.

Великий математик К. Гаусс (1777—1855) первый поставил под сомнение возможность такого доказательства, т.е. признал, что по­стулат является аксиомой и, следовательно, его можно заменить дру­гими аксиомами, построив новую геометрию. Но сам он на это не осмелился.

И лишь Н.И. Лобачевский (1792—1856) в России, Б. Риман (1826— 1866)в Германии и Я. Болъяй (1802—1860) в Венгрии построили новые геометрии, отбросив пятый постулат и заменив его на дру­гие. Б. Риман заменил его на аксиому, что через точку, лежащую вне данной прямой на плоскости, нельзя провести ни одной парал­лельной, все они будут пересекаться с данной прямой. Н.И. Лоба­чевский и Я. Больяй допустили, что существует множество прямых, которые не пересекутся с данной прямой.

Для пояснения отличия этих геометрий возьмем пространство двух измерений, поверхность. Евклидова геометрия реализуется на плоскости, Римана — на поверхности сферы, на которой прямая ли­ния выглядит как отрезок дуги большого круга и его центр совпадает с центром сферы. Геометрия Лобачевского осуществляется на так называемой псевдосфере. Поскольку пространство имеет три изме­рения, то для каждой геометрии вводится понятие кривизны про­странства. В евклидовой геометрии кривизна нулевая, у Римана — положительная, у Лобачевского—Больяя — отрицательная.

Поскольку постулат па­раллельности эквивалентен по­ложению о сумме углов тре­угольника, то различие этих гео-метрий наглядно изобра­жается на рис. 6.3. В геомет­рии Евклида сумма углов тре­угольника равна 180°, у Рима­на — она больше, у Лобачевского — меньше (рис. 6.3, а, б, в соот­ветственно).

Под кривизной пространства не нужно понимать искривление плоскости наподобие того, как искривлена поверхность евклидовой

сферы, где внешняя поверхность отлична от внутренней. Изнутри ее поверхность выглядит вогнутой, извне — выпуклой. Если же брать плоскость в пространстве Лобачевского или Римана, то обе ее стороны являются совершенно одинаковыми. Просто внутренняя структура плоскости такова, что мы измеряем ее с помощью неко­торого коэффициента «кривизны». Кривизна пространства понима­ется в науке как отступление его метрики от евклидовой, что точно описывается на языке математики, но не проявляется каким-то на­глядным образом.

Риман впоследствии показал единство и непротиворечивость всех неевклидовых геометрий, частным случаем которых является геометрия Евклида.

Создатели геометрий Лобачевский и Риман считали, что только физические эксперименты могут показать, какова геометрия наше­го мира. Эйнштейн в общей теории относительности сделал гео­метрию физической экспериментальной наукой, которая подтвер­дила характер пространства Римана. Здесь опять призовем на по­мощь мысленный эксперимент. Представим себе, что лифт покоит­ся в отсутствие гравитационного поля (рис. 6.4, а). В стене лифта сделано отверстие А, через которое луч света падает на его проти­воположную сторону. Линия АВ — прямая. Пусть теперь лифт на­чинает движение вверх с ускорением р, т.е. 9,8 м/с². За время, пока свет проходит расстояние между стенками, лифт смещается вверх, и луч света попадает уже не в точку В, а в точку С (рис. 6.4, б).

Р

б

Рис.6.4

Линия АС сохраняет свойство быть кратчайшим расстоянием между двумя точками, но это будет уже не прямая, а прямейшая, или геодезическая. На Земле, поверхность которой представляет собой сферу, такие линии и называются геодезическими. Общая теория относительности заменяет закон тяготения Ньютона новым уравнением тяготения. Закон Ньютона получается как предельный случай эйнштейновских уравнений. Рассчитанное теоретически Эйнштейном отклонение луча света было впоследствии экспери­ментально подтверждено наблюдениями во время солнечного за-

тмения, когда луч света от звезды проходит вблизи поля тяготения Солнца.

В общей теории относительности Эйнштейн доказал, что струк­тура пространства-времени определяется распределением масс ма­терии. Когда корреспондент американской газеты «Нью-Йорк Тайме» спросил Эйнштейна в апреле 1921 г., в чем суть его теории относительности, он ответил: «Суть такова: раньше считали, что если каким-нибудь чудом все материальные вещи исчезли бы вдруг, то пространство и время остались бы. Согласно же теории относи­тельности вместе с вещами исчезли бы и пространство, и время».

6.3. Свойства пространства и времени

Какие же основные свойства пространства и времени мы можем указать? Прежде всего, пространство и время объективны и реальны, т.е. существуют независимо от сознания людей и познания ими этой объективной реальности. Человек все более и более углубляет свои знания о ней. Однако в истории науки и философии сущест­вовал и другой взгляд на пространство и время — только как на субъективные всеобщие формы нашего созерцания.

Согласно этой точке зрения, пространство и время не присущи самим вещам, а зависят от познающего субъекта. В данном случае преувеличивается относительность нашего знания на каждом исто­рическом этапе его развития. Эта точка зрения отстаивается сто­ронниками философии И. Канта.

Пространство и время являются также универсальными, всеобщи­ми формами бытия материи. Нет явлений, событий, предметов, ко­торые существовали бы вне пространства или вне времени. У Г. Ге­геля высшей реальностью является абсолютная идея, или абсолют­ный дух, который существует вне пространства и вне времени. Только производная от абсолютной идеи природа развертывается в пространстве.

Важным свойством пространства является его трехмерность. Положение любого предмета может быть точно определено только с помощью трех независимых величин — координат. В прямоугольной декартовой системе координат это X, У, Z, называемые длиной, шириной и высотой, в сферической системе координат — радиус-вектор г и углы а и р, в цилиндрической системе — высота z, ради­ус-вектор г и угол а.

В науке используется понятие многомерного пространства («-мер­ного). Это понятие математической абстракции играет важную роль. К реальному пространству оно не имеет никакого отношения. Каж­дая координата, например, 6-мерного пространства может указы­вать на какое-то любое свойство рассматриваемой физической ре-

альности: температуру, плотность, скорость, массу и т.д. В

последнее время была вьдвинута гипотеза о реальности 11

измерений в области микромира в первые моменты рождения нашей Вселенной: 10 — пространственных и одно — временное. Затем из них возникает че­тырехмерный континуум (лат. continuum — непрерывное, сплошное). В отличие от пространства, в каждую точку которого можно снова и снова возвращаться (и в этом отношении оно является как бы обратимым), время необратимо и одномерно. Оно течет из про­шлого через настоящее к будущему. Нельзя возвратиться назад в какую-либо точку времени, но нельзя и перескочить через какой-либо временной промежуток в будущее. Отсюда следует, что время составляет как бы рамки для причинно-следственных связей. Неко­торые утверждают, что необратимость времени и его направлен­ность определяются причинной связью, так как причина всегда предшествует следствию. Однако очевидно, что понятие предшест­вования уже предполагает время. Более прав поэтому немецкий ло­гик и философ Г. Рейхенбах (1891—1953), который пишет: «Не только временной порядок, но и объединенный пространственно-временной порядок раскрываются как упорядочивающая схема, управляющая причинными цепями, и, таким образом, как выражение каузальной структуры Вселенной»¹.

□ Стрела времени

Для характеристики однонаправленности и необратимости време­ни английский астрофизик А. Эддингтон (1882—1944) в 1928 г. ввел понятие стрелы времени. Оно применимо к описанию таких природ­ных процессов, которые протекают спонтанно, самопроизвольно и только в одном направлении. К ним относится большинство реаль­ных физических процессов (теплопередача, теплообмен, диффузия, вязкость, распад элементарных частиц, процессы трения), а также процессы космической, химической, биологической и психологиче­ской эволюции.

При описании этих процессов в современной научной картине мира принято различать три стрелы времени: 1) термодинамиче­скую, 2) психологическую, 3) космологическую.

Термодинамическая стрела времени характеризует то направление времени, в котором энтропия возрастает. Максимально возможное значение энтропии замкнутой системы достигается в тепловом рав­новесии.

Психологическая стрела времени связана с особенностями вос­приятия длительности протекающих в мире процессов органами

¹ Рейхенбах Г. Указ. соч. С. 292.

чувств человека. Она позволяет установить различие между прошлым, настоящим и будущим и характеризует направленность времени от прошлого к будущему. При этом нельзя отождествлять процедуру измерения времени с самим временем¹.

Космологическая стрела времени определяет направление эволюции нестационарной, неравновесной Вселенной. Согласно современной космологической модели Фридмана—Хаббла, Вселенная расширяется, а не сжимается. По предположению американского физика Р. Дик-ке, Вселенная расширяется не в пустоту, а в среду, уже заполненную элементарными частицами. Они вступают во взаимодействие с на­шей Вселенной и в процессе расширения Вселенной оказываются в ней. Так происходит, по мнению Дикке, пополнение нашей Вселен­ной «новой материей»².

Термодинамическая, психологическая и космологическая стре­лы времени совпадают по направлению, что и создает возможность для существования и развития разумных индивидов³.

Существование стрелы времени не могло быть доказано в рам­ках классической механики, поскольку механистический детерми­низм не обладает таким важнейшим свойством, как необратимость во времени. Раскрывая законы статики и динамики материальных объектов, он не формулирует теоретический аппарат для описания

их эволюции и развития.

Необратимость времени не была осмыслена и в теории относи­тельности А. Эйнштейна. В том виде, в каком время входит в прин­ципы теории относительности, оно не содержит различий между прошлым и будущим. Во второй половине XX в. с появлением си­нергетики и физики неравновесных процессов появилась возмож­ность математическим путем объяснить существование стрелы вре­мени. При этом синергетика исходит из следующих положений.

1. Все системы, допускающие несводимое вероятностное описа­
ние, будут считаться хаотическими, так как эти системы можно
описать не в терминах отдельных траекторий, а только в терминах
пучков (ансамблей) траекторий.

2. Хаос позволяет включить стрелу времени в фундаментальное
описание материальных систем.

3. Вероятностное описание системы в терминах пучка (ансамб­
ля) траекторий невозможно и не может быть применимо к отдель-

¹ Лазарев С. С. Понятие «время» и геологическая летопись земной коры // Вопро­
сы философии. — 2002. — N° 1. — С. 84.

² Васильев М., Климентович К, Станюкович К. Сила, что движет мирами. — М.:
Атомиздат, 1978. — С. 124.

³ См. подробнее: Потеев М.И. Концепции современного естествознания. — СПб.:
Питер, 1999. - С. 95.

6 Концепции современного естествознания

ной траектории. И в таком необратимом вероятностном описании прошлое и будущее играют различные роли¹.

Пространство обладает свойством однородности и изотропности, а время — свойством однородности. Однородность пространства за­ключается в равноправии всех его точек, а изотропность — в рав­ноправии всех направлений. Во времени все точки равноправны, не существует преимущественной точки отсчета, любую можно при­нимать за начальную.

Указанные свойства пространства и времени связаны с главны­ми законами физики — законами сохранения. Если свойства систе­мы не меняются от преобразования переменных, то ей соответствует определенный закон сохранения. Это — одно из существенных вы­ражений симметрии в мире. Симметрии относительно сдвига време­ни (однородности времени) соответствует закон сохранения энергии; симметрии относительно пространственного сдвига (однородности пространства) — закон сохранения импульса; симметрии в отноше­нии поворота координатных осей (изотропности пространства) — закон сохранения момента импульса, или углового момента. Из этих свойств вытекает и независимость пространственно-временного ин­тервала, его инвариантность и абсолютность по отношению ко всем системам отсчета.

Особо следует сказать о структуре микро- и мегапространства. Микропространство является квантованным, ему присуща ячеистая структура. Специфика микропространства связана и с существова­нием виртуальных частиц, взаимным превращением элементарных частиц, их аннигиляцией. В микромире действует больше, чем в макромире, законов сохранения. Одна и та же элементарная части­ца может подчиняться нескольким законам сохранения².

В мегамире метрические свойства пространства зависят от распре­деления полей тяготения. Чем больше поле тяготения, тем сильнее сокращается протяженность пространственных объектов. При этом пространство, как уже отмечалось выше, оказывается не плоским, а приобретает кривизну. Кривизна пространства увеличивается по мере приближения к областям с повышенной плотностью материи.

□ Биологическое пространство и время

В современной науке используются понятия биологического, психологического и социального пространства и времени. Эти по­нятия введены в связи с особенностями проявления пространствен­но-временных свойств нефизических объектов. Метрические (коли-

¹ Пригожин И., Стенгерс И. Время, хаос, квант. — М.: Прогресс, 1994. — С. 9.

² Корнеева А.И. Проблемы познания микромира. — М.: Мысль, 1978. — С. 25.

чественные) и топологические (качественные) свойства пространства и времени в таких объектах могут существенно отличаться.

Так, биологическое пространство и время характеризуют особен­ности пространственно-временных параметров органической мате­рии: биологическое бытие человеческого индивида, смену видов рас­тительных и животных организмов, их жизнь и смерть. Одним из первых проблему биологического пространства и времени начал ана­лизировать В.И. Вернадский (1863—1945). Специфику биологическо­го пространства он связывал с важнейшим отличительным призна­ком живого — наличием асимметричности пространственной струк­туры органических молекул¹.

Впервые свойство асимметрии органических молекул было об­наружено французским ученым, основателем научной микробиоло­гии Луи Пастером (1822—1895). Развивая идеи Пастера, В.И. Вер­надский представил молекулярную асимметрию как особое свойст­во пространства, связанное с жизнью.

Неотъемлемым признаком живого, по мнению Вернадского, яв­ляется особая симметрия пространства, занятого живым веществом, а именно, резкое проявление левизны в материальном субстрате живого вещества². Под живым веществом Вернадский подразумевал всю совокупность растительных и животных организмов, в том числе и человека.

Из особенностей биологического пространства Вернадский выво­дил и особенности протекания, в том числе прерывности и непре­рывности, биологического времени. Это время должно отвечать про­странству специфического строения живого вещества и не противо­речить ему. Оно является определенным параметром состояния жи­вого вещества. Вернадский объединяет его в единое биологическое пространство-время и связывает с ним процессы смены поколений, старения многоклеточных организмов, а также смерть как разруше­ние пространства-времени тел организмов.

Действительно, как установила современная биохимия, все жи­вое, в отличие от неживого, обладает фундаментальным свойством: белки содержат только «левые» аминокислоты, а нуклеиновые ки­слоты — только «правые» сахара. Главный биологический смысл этой асимметрии живого — в обеспечении молекулярно-простран-ственной комплементарности (соответствия) при взаимодействии молекул³.

' Асимметрия — отсутствие у органических объектов свойства быть зеркально сим­метричными; у неорганических объектов строение их молекул симметрично.

² Вернадский В.И. Размышления натуралиста. — Кн. 1. Пространство и время в не­
живой и живой природе. — М., 1975. — С. 62.

³ См. подробнее: Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. — М.:
АГАР, 1996. - С. 306, 307, 367, 368.

Эта особенность пространственной асимметрии живого известна в современной науке под названием хиральности (от греч. heir — рука).

Возникновение хиральной чистоты живого, как подтверждают современные научные исследования, произошло на определенном этапе эволюции природы. На этом этапе под действием пока неиз­вестных науке причин наступило полное разрушение зеркальной симметрии предбиологической среды. И только затем началось обра­зование в хирально чистой среде коротких нуклеотидных цепочек — простейших нитей будущих ДНК и РНК.

Таким образом, возникновению биологических объектов и свя­занного с ними биологического пространства-времени предшество­вали определенные этапы эволюции пространственно-временных свойств неорганических объектов.

□ Психологическое пространство и время

Наиболее явно отличия пространственно-временных свойств про­ступают на следующем этапе эволюции, когда под действием поис­ковой и трудовой деятельности, перестройки физиологических ме­ханизмов деятельности мозга происходит становление человеческой психики. Одновременно идет формирование нового феномена — психологического пространства и времени. Психическая регуляция движений индивида и его предметных действий происходит не толь­ко на уровне отражения внешнего физического пространства, но и на основе собственной телесной биомеханики и собственного про­странства.

Наиболее интересным в связи с этим является разработка совет­ским психофизиологом НА. Бернштейном (1896—1966) теории мо­торного поля.

Моторное поле психики индивида создается посредством поис­ковых движений, зондирующих внешнее пространство во всех на­правлениях.

На основе этих движений в психике индивида и его психомото­рике формируется полимодальный (обобщенный) образ простран­ства. Этот образ включает совокупность особых метрических и то­пологических свойств: криволинейность, отсутствие жесткой при­вязки координат к координатам внешнего физического пространст­ва, относительное безразличие к положению, преобладание тополо­гии над метрикой, отсутствие право-левосторонней симметрии¹.

При этом поиск и опробование будущих предметных действий индивид осуществляет посредством идеальных образов, которые строятся на основе речевого общения с помощью таких психиче­ских процессов, как ощущение, восприятие, память, мышление.

¹ Психологический словарь. — М.: Педагогика-Пресс, 1996. — С. 204.

Благодаря идеальным образам индивид обретает способность вы­ходить за рамки данного мгновения, перемещаться в прошлое и бу­дущее, во времени и пространстве как на осознаваемом уровне («в уме»), так в особенности и на бессознательном — в сновидениях и галлюцинациях. Предметные действия над объектами могут заме­няться идеальными психическими образами и операциями над зна­чениями этих объектов.

В наибольшей степени особенности психологического про­странства и времени проявляются в сновидениях — на бессозна­тельном уровне. Результаты многочисленных исследований показа­ли, что одной из функций сновидения является эмоциональная стабилизация психики индивида. Индивид, лишенный способности видеть сновидения, может впасть в безумие. В его психологическом пространстве произойдет кумулятивное накопление обрывочных мыслей, образов, впечатлений, способных подавлять осознаваемые мысли и память. Впервые систематическое исследование сновиде­ний как основной содержательной структуры психологического пространства предпринял основоположник психоанализа 3. Фрейд (1856—1939). Он считал, что сновидения являются «устранением нарушающих сон (психических) раздражений путем галлюцинатор­ного удовлетворения»¹.

Фрейд выявил неоднородность психологического пространства сновидений, его асимметрию, символизм, смещение. Одна из особен­ностей психологического времени, на которую указывает Фрейд, — пропуск, модификация, перегруппировка материала сновидения, создающие эффект обратимости времени². Бессознательное не зна­ет жизни и смерти, оно живет всевременно, одновременно про­шлым, настоящим и будущим. В процессе экспериментального изу­чения сновидений современной психофизиологией было обнаруже­но существование стадий быстрого сна и его связи со сновидения­ми. Оказалось, что каждый человек видит сны несколько раз за ночь, а субъективная длительность сновидений соответствует объ­ективной длительности периода быстрого сна. Индивид, разбужен­ный в начале фазы быстрого сна, отчитывается о коротком снови­дении, а разбуженный в конце — о длинном³.

Психологическое пространство сновидений, степень его эмо­циональной окрашенности связаны также с частотой сердечных сокращений и дыхания, электрической активностью кожи в по­следние минуты быстрого сна.

Особенности психологического пространства и времени прояв­ляются и на уровне коллективного бессознательного, разработку кото-

¹ Фрейд 3. Введение в психоанализ: Лекции. — М.: Наука, 1989. — С. 84.

² Там же. С. 86, 87.

³ Основы психофизиологии. — М.: ИНФРА-М, 1997. — С. 259.

рого осуществил швейцарский психолог К.Г. Юнг (1875—1961). Он показал длительность формирования непроизвольных и спонтанных продуктов бессознательной психики в процессе психической эволю­ции, его коллективную, универсальную и безличную природу, иден­тичную у всех индивидов¹.

В наибольшей степени специфика психологического пространства проявляется в феномене синхронизма психических процессов. Юнг характеризует этот феномен как явление, в котором событие во внешнем мире совпадает значащим образом с психологическим со­стоянием того или иного человека². При этом повторяющиеся психи­ческие переживания не подчиняются законам времени, пространст­ва и причинности. Существует также синхронизм психических про­цессов, состоящий в одновременном параллельном проявлении иден­тичных психических переживаний у двух или нескольких личностей.

□ Социальное пространство и время

Становление человеческого индивида и личности с необходимо­стью включает не только биологический и психологический циклы, но и социальный. Он проходит в рамках социогенеза — становления человеческого общества, развития форм социальной организации и духовной жизни. Одновременно идет процесс формирования ново­го феномена — социального пространства и времени. Анализируя этот феномен, немецкий философ К. Ясперс (1883—1969) выделяет понятия «осевая эпоха» и «осевое время».

Осевая эпоха как особое социальное пространство включает обра­зование нескольких духовных центров человечества, внутренне род­ственных друг другу. Одновременно происходит сближение этих ду­ховных центров и формирование человека такого психологического типа, который существует в настоящее время. Вместе с тем форми­руются образы и идеи, с помощью которых идет рационализация социального бытия, рождаются религиозная и философская вера. Все это происходит в так называемое осевое время, которое представляет собой временные рамки осевой эпохи — период развития человече­ства между 800 и 200 гг. до новой эры³.

Социальное пространство рассматривал и П. Сорокин (1889— 1968) в связи с разработкой проблемы социальной стратификации и социальной мобильности. Сорокин представлял социальное про­странство как неоднородное и многомерное, в котором каждый ин­дивид занимает определенное социальное положение, устанавли-

¹ Юнг К.Г. Аналитическая психология: Прошлое и настоящее. — М.: Мартис,
1995. -С. 72.

² Зеленский В. Аналитическая психология: Словарь. — СПб.: Б.С.К., 1996. —
С. 206.

³ Ясперс К. Смысл и назначение истории. — М.: Политиздат, 1991. — С. 32, 37.

ваемое в процессе взаимодействия с другими индивидами и груп­пами индивидов¹.

Наиболее интенсивно проблема социального пространства и со­циального времени стала разрабатываться в науке с начала 1970-х гг. Анализ данной проблемы включает рассмотрение взаимодействия пространства и времени как форм социального бытия индивидов, соотношения пространственно-временных связей внутри общества, исследование форм и отношений, присущих социальной деятельно­сти людей.

Социальное пространство включает пространственную организа­цию социальных объектов общества, которые дифференцированы, разделены и определенным образом ориентированы. Его можно характеризовать и как форму бытия социальной материи, в которой социальная энергия превращается в конкретные формы жизнедея­тельности личностей и общества в целом. И в этом плане оно обла­дает определенной субстанциальной реальностью. Его специфиче­скими свойствами являются протяженность, упорядоченность, масштаб, интенсивность, насыщенность, плотность, определенная координация социальных процессов и явлений.

Существует и другой аспект рассмотрения социального про­странства — в качестве игровой, виртуальной реальности, или ис­кусственного символического пространства как совокупности зна-чимостей.

Социальное время — это определенный по длительности период, которым располагает любой социальный объект и общество в це­лом; это совокупное время существования и деятельности всех ин­дивидов общества. Вместе с тем социальное время неотделимо от социального пространства, в рамках которого жизнедеятельность ин­дивидов существует в форме различных институтов, общностей, групп и территориальных структур.

Социальное время фиксирует и особенности параметров време­ни в ретрансляции социального опыта, и одновременность в проте­кании социальных событий.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Какие представления о пространстве и времени существовали
в доныотоновский период?

2. Как изменились представления о пространстве и времени с
созданием гелиоцентрической картины мира?

' Сорокин П. Человек. Цивилизация. Общество. — М.: Политиздат, 1992.

3. Как трактовал И. Ньютон время и пространство?

4. Какие представления о пространстве и времени стали опре­
деляющими в теории относительности А. Эйнштейна?

5. Что такое пространственно-временной континуум?

6. Раскройте современные метрические и топологические свой­
ства пространства и времени.

7. Что такое биологическое пространство и время?

8. Какие особенности характерны для психологического про­
странства и времени?

9. В чем заключается суть социального пространства и времени?

Библиографический список

1. Аксенов ГЛ. О причине времени // Вопросы философии. — 1996. —
№ 1.

2. Андреев Э.П. Пространство микромира. — М.: Наука, 1969.

3. Ахундов М.Д. Концепции пространства и времени: истоки, эво­
люция, перспективы. — М.: Наука, 1982.

4. Бруно Дж. О бесконечности, Вселенной и мирах. — М.: ОГИЗ,
1936.

5. Васильев М., Климентович Н., Станюкович К. Сила, что движет
мирами. — М.: Атомиздат, 1978.

6. Вернадский В.И. Размышления натуралиста. — Кн. 1. — М., 1975.

7. Гарднер М. Теория относительности для миллионов. — М.: Атом­
издат, 1967.

8. Декарт Р. Избранные произведения. — М.: Госполитиздат, 1950.

9. Еремеева А.И. Астрономическая картина мира и ее творцы. — М.:
Наука, 1984.

10. Жаров A.M. Об эмпирическом и теоретическом обосновании од­
номерности времени // Вопросы философии. — 1968. — № 7.

11. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. — М.:
Агар, 1996.

12. Корнеева А.И. Проблемы познания микромира. — М.: Мысль,
1978.

13. Кухлинг X. Справочник по физике. — М.: Мир, 1985.

14. Лейбниц Г.В. Соч. в 4 т. — Т. 1. — М.: Мысль, 1982.

15. Ньютон КС. Математические начала натуральной философии //
Собрание трудов академика А.Н. Крылова. — Т. VII. — М.; Л.:
АН СССР, 1936.

16. Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. — М.: Наука, 1983.

17. Основы психофизиологии. — М.: ИНФРА-М, 1997.

18. Психологический словарь. — М.: Педагогика-Пресс, 1996.

19. Потеев М.И. Концепции современного естествознания. - СПб.:
Питер, 1999.

20. Пригожий И., Стенгерс И. Время, хаос, квант. — М.: Прогресс,
1994.

21. Рейхенбах Г. Философия пространства и времени. — М.: Про­
гресс, 1985.

22. Сиама Д. Физические принципы общей теории относительно­
сти. — М.: Мир, 1971.

23. Сорокин П. Человек. Цивилизация. Общество. — М.: Политиз­
дат, 1992.

24. Философия естествознания. — М.: Политиздат, 1966.

25. Эйнштейн А. Принцип относительности. — Пг.: Научное книго­
издательство, 1922.

26. Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. — М.: Молодая
гвардия, 1966.

27. Ясперс К. Смысл и назначение истории. — М.: Политиздат,
1991.