Свойства пространства и времени

Какие же основные свойства пространства и времени мы можем указать? Прежде всего, пространство и время объективныи 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 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 r и углы а и b. В цилиндрической системе — высота z, радиус-вектор и угол а.

В науке используется понятие многомерного пространства (n-мерного). Это понятие математической абстракции играет важную роль. К реальному пространству оно не имеет отношения. Каждая координата, например 6-мерного пространства, может указывать на какое-то любое свойство рассматриваемой физической реальности: температуру, плотность, скорость, массу и т.д. В последнее время была выдвинута гипотеза о реальных 11 измерениях в области микромира в первые моменты рождения нашей Все-

ленной: 10 — пространственных и 1 — временное. Затем из них возникает 4-мерный 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 Г. Рейхенбах, 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.

Для характеристики однонаправленности и необратимости времени английский астрофизик А. Эддингтон в 1928 г. ввел понятие, «стрела времени». Оно применимо в описании 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 с трением), а также процессы космической, химической, биологической и психологической эволюции.

При описании этих процессов в современной научной картине мира принято различать три стрелы времени: термодинамическую, психологическую, 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 чувств человека. Она позволяет установить различие между прошлым, настоящим и будущим и характеризует направленность

Рейхенбах. Г. Указ. соч. С. 292.

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 А.А. Фридмана — Э. Хаббла, Вселенная расширяется, а не сжимается. По предположению американского физика Р. Дикка, 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 Дикка, пополнение нашей Вселенной «новой материей»².

Термодинамическая, психологическая и космологическая стрелы времени совпадают по направлению, что и создает возможности 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 различие 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 описание, 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.

¹ Лазарев С.С. Понятие «время» и геологическая летопись земной коры // Вопро
сы философии. — 2002. — № 1. — С. 84.

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

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

3. Вероятностное описание системы в терминах пучка (ансамбля) траекторий невозможно и не может быть применимо к отдельной траектории. И в таком необратимом вероятностном описании прошлое и будущее играют различные роли¹.

Пространство обладает свойством однородностии изотропности,а время — 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 симметриив 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 микропространства и мега-пространства. 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.

¹ Пригожин И., Стенгерс И. Время, хаос, квант. — М.: Прогресс, 1994. — С. 9. ² Корнеева AM. Проблемы познания микромира. — М.: Мысль, 1978. — С. 25.

В современной науке используются понятия «биологическое», «психологическое»и «социальное»пространство и время. Эти понятия введены в связи с особенностями проявления пространственно-временных свойств нефизических объектов. Метрические (количественные) и топологические (качественные) свойства пространства и времени в таких объектах могут существенно отличаться. Так, биологическое пространствои времяхарактеризуют особенности пространственно-временных параметров органической материи: биологическое бытие человеческого индивида, смена видов растительных и животных организмов, их жизнь и смерть. Одним из первых проблему биологического пространства и времени начал анализировать В. И. Вернадский. 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. 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 подразумевает 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:

¹ Асимметрия — отсутствие у органических объектов свойства быть зеркально сим
метричными; 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.

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 молекул¹.

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 ниток 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.

Наиболее явственно отличия пространственно-временных свойств выступают 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 Н.А. Бернштейном 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 в его психомоторике формируется полимодальный (обобщенный) образ пространства. Этот образ включает совокупность особых метри-

¹ См. подробнее об этом: Кузнецов В.И. и др. Естествознание. — М.: Агар, 1996. — С. 306-307, 367-368.

ческих 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.

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. Он считал, что сновидения являются «устранением нарушающих сон (психических) раздражений путем галлюцинаторного удовлетворения»².

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 времени³. Бессознательное не знает жизни и смерти, оно живет всевременно, одновременно прошлым, настоящим и будущим. В процессе экспериментального изучения сновидений современной психофизиологи-

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

² Фрейд 3. Введение в психоанализ: Лекции. — М.: Наука, 1989. — С. 84.

³ Там же. С. 86-87.

ей 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 быстрого сна, отчитывается о коротком сновидении, а разбуженный в конце — о длинном¹.

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

Особенности психологического пространства и времени проявляются и на уровне коллективного бессознательного, разработку которого осуществил К.Г. Юнг. Он показал длительность формирования непроизвольных и спонтанных продуктов бессознательной психики в процессе психической эволюции, его коллективную, универсальную и безличную природу, идентичную у всех индивидов².

В наибольшей степени специфика психологического пространства проявляется в феномене синхроничности психических процессов. Юнг характеризует этот феномен как явление, в котором событие во внешнем мире совпадает значащим образом с психологическим состоянием того или иного человека³. При этом повторяющиеся психические переживания не подчиняются законам времени, пространства, причинности. Существует также синхронизм психических процессов, состоящий в одновременном параллельном проявлении идентичных психических переживаний у двоих или нескольких личностей.

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, К. Ясперс вьщеляет понятия «осевая эпоха» и «осевое время».

Осевая эпоха как особое социальное пространство включает образование нескольких духовных центров человечества, внут-

¹ Основы психофизиологии. — М.: ИНФРА-М, 1997. — С. 259.

² Юнг К.Г. Аналитическая психология: Прошлое и настоящее. — М.: Мартис, 1995. —
С. 72.

³ Зеленский В. Аналитическая психология: Словарь. — СПб.: Б.С.К., 1996. — С. 206.

ренне родственных друг другу. Одновременно происходит сближение этих духовных центров и формирование человека такого психологического типа, который существует и 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. Последнее представляет собой временные рамки осевой эпохи — период развития человечества между 800 и 200 гг. до новой эры¹.

Социальное пространство рассматривал и Питирим Сорокин 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, устанавливаемое в процессе взаимодействия с другими индивидами и группами индивидов².

Наиболее интенсивно проблема социального пространства и социального времени стала разрабатываться в науке с начала 70-х годов XX в. Анализ этой 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 — искусственного символического пространства как совокупности зна-чимостей.

Социальное время — это определенный по длительности период, каким располагает любой социальный объект и общество

¹ Ясперс К. Смысл и назначение истории. — М.: Политиздат, 1991. — С. 32, 37.

² Сорокин П. Человек. Цивилизация. Общество. — М.: Политиздат, 1992.

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 доньютоновский период?

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

3. Как трактовал И. Ньютон время и пространство?

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

5. Что такое пространственно-временной континуум?

6. Раскройте современные метрические и топологические свойства пространства и времени.

7. Что такое биологическое пространство и время?

8. Какие особенности характерны для психологического пространства и времени?

9. В чем заключается суть социального пространства и времени?

Библиографический список

1. Аженов Г.П. 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, эволюция, перспективы. — М.: Наука, 1982.

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

5. Васильев М., Климентович В., 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.: Атомиздат, 1967.

8. Декарт Р. Избр. произв. — 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 одномерности 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 И.С. Математические начала натуральной философии // Собрание академика АН. 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. Райхенбах Г. Философия пространства и времени. — М.: Наука, 1985.

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

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

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

25. Эйнштейн А.; Принцип относительности. — Пг.: Научное книгоиздательство, 1922.

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

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

Глава 6