Пространство и время

Исследование  движения микрообъектов (квантовая  механика) привело к представлению  о дискретности пространства и времени. Дело в том, что при понимании  последних как непрерывных ряд  наиболее содержательных физических величин (масса, заряд, энергия и др.), описывающих изучаемые квантовой механикой объекты, в ее уравнениях теряют физический смысл ввиду своей расходимости (бесконечности значений). Разрешить проблему удалось лишь введением “фундаментальной длины” - некоего минимального расстояния (Rmin), чем исключаются из рассмотрения взаимодействия на бесконечно малых расстояниях,- теория соответствует опыту лишь тогда, когда взаимодействия элементарных частиц учитываются в ней на расстояниях,  не превышающих Rmin97. Дискретность пространства, ввиду существования предельной скорости передачи взаимодействий, влечет и дискретность времени.

Даже столь  краткое рассмотрение показывает: развитие пространственно-временных представлений - результат углубления понимания движения, взаимодействия материальных объектов.  Это свидетельствует в пользу тезиса “движение есть сущность времени и пространства”.

• Критика идеалистических и метафизических

концепций пространства и времени. 

Понимание пространства и времени всегда было ареной борьбы материализма и идеализма, диалектики и метафизики, ибо оно непосредственно связано с пониманием таких фундаментальных философских категорий, как “субстанция”, “материя” и “движение”.

Убедительная  критика идеалистических и метафизических концепций пространства и времени  была дана  выдающимися представителями материализма и диалектики.  Однако прогресс естественных, в первую очередь, наук,  попытки истолкования их достижений  в духе идеализма и метафизики заставляют вновь и вновь  возвращаться к этим проблемам. Мы не можем (да это и не нужно) рассмотреть все разновидности идеализма и метафизики в понимании пространства и времени. Главное, что объединяет их - отрицание  объективности последних,  достигаемое за счет отрыва пространства и времени от движения материи.  Рассмотрим несколько классических примеров этого.

Гносеологические  основания идеализма - это, напомним, трудности процесса научного познания. В интересующем нас отношении  нужно отметить, что очень трудная ситуация сложилась сегодня в разработке теории элементарных частиц, которая должна синтезировать основное содержание квантовой механики и теории относительности. Существо возникших здесь проблем таково. Развитие квантовой механики привело к пониманию пространства и времени как дискретных, к идее о том, что за пределами “фундаментальной длины” нет никаких взаимодействий. С этой точки зрения существуют протяженные и в то же время бесструктурные материальные объекты - элементарные частицы. Это, однако, неприемлемо с позиций СТО: бесструктурный протяженный объект (абсолютно твердое, недеформируемое тело) должен передавать взаимодействие с бесконечной скоростью.

Таким образом, для современной науки неприемлемы  представления и о непрерывности  пространства и времени, и об их дискретности. По этому некоторые ученые пришли к идее о макроскопическом характере пространства и времени, согласно которой последние присущи не микрообъектам, а (наподобие термодинамических свойств) их множеству. Этим пространство и время лишаются статуса всеобщих форм существования материи, а трудности их понимания “разрешаются” утверждением, что к микромиру понятия пространства и времени неприменимы, ибо его объекты пространственно-временными свойствами не обладают. “...Ни бесконечная делимость протяжения и длительности, ни существование конечных и далее неделимых отрезков протяжения и длительности,- полагает И.З.Цехмистро,- еще не могут вывести нас из тупика, поскольку мы ни в том, ни в другом случае не выходим за рамки определенности протяженного и длящегося... за пределы представления о движении как о движении протяженных объектов и в рамках протяжения”(5.144). Насколько в действительности обоснованы подобные выводы?

Проблема прерывности  и непрерывности пространства и  времени анализировалась философией еще со времен Зенона Элейского.  Результаты этого анализа помогают разобраться в существе возникших в современной физике проблем, касающихся пространства и времени.

Исходный взгляд на пространство и время, основанный на обыденном опыте, утверждает их непрерывность (бесконечную делимость). Неприемлемость такого понимания показал Зенон. Действительно, всякое тело, прежде чем преодолеть некоторый путь, должно пройти его половину. Но до этого оно должно пройти половину этой половины и т.д. до бесконечности, а после этого - половину оставшейся половины и т.д. до бесконечности (ведь каждая из половин - это “некоторый путь”)... Следовательно, в непрерывном пространстве движение (даже его простейшая форма - механическое перемещение) невозможно. В связи с этим Гегель отмечал: “Утверждать, что движение непременно должно дойти до половины, значит утверждать непрерывность, т.е. возможность деления как голую возможность... Мы, не задумываясь, соглашаемся, как с чем-то невинным, с утверждением, что движущееся должно дойти до половины; но, таким образом, мы уже согласились... что оно никогда не дойдет...”(6.280).  Важно следующее:  понимание пространства и времени как абстрактно непрерывных, бесконечно делимых в любой своей части означает признание их само- стоятельными началами с ничем не обусловленными свойствами. В этом, напомним, суть субстанциальной концепции пространства и времени. И неприемлемость понимания последних как абстрактно непрерывных свидетельствует о несостоятельности этой концепции.

Итак, исходное представление о непрерывности  пространства и времени должно быть отвергнуто и заменено утверждением их дискретности. Но и это, как показал Зенон, неприемлемо. Так, пространство не может состоять из абсолютно неделимых квантов, т.к. они

(а) в принципе не могут быть индивидуализированы (что может, если пустоты не существует, разделять их?);

(в) не имеют  частей (поскольку неделимы), а потому и протяженности и, следовательно, не могут быть квантами пространства. (Ситуация с квантами времени аналогична). Обратим внимание: понимание пространства и времени как абстрактно дискретных означает субстанциальное понимание их сущности, и неприемлемость первого свидетельствует о несостоятельности последнего.

Таким образом, отрицание исходного положения должно, в свою очередь, подвергнуться отрицанию. Выяснив, что пространство и время не могут быть ни непрерывными, ни дискретными, Зенон признал их бытие иллюзорным (его подход и повторен в идее о макроскопическом характере пространства и времени), с чем согласиться, конечно, нельзя. Тем не менее его вклад в анализ обсуждаемой проблемы трудно переоценить. У Зенона, отмечал Гегель, мы находим “более высокую степень сознания того, что одно определение подвергается отрицанию, что это отрицание есть само... определение” и что в итоге “должны быть отрицаемы оба противоположные определения, а не одно из них”(6.271-272). Гегель, подчеркнем, был далек от мысли, что необходимость отрицания отрицания, о котором идет речь, означает абсолютную ошибочность отрицаемых утверждений: неприемлемость этих утверждений обусловлена их односторонностью, т.е. неполнотой. Отрицание исходного тезиса и его отрицания должно иметь своим результатом, считал он, синтез положительного содержания обоих.

С точки зрения материалистической диалектики неприемлемость понимания пространства и времени как только непрерывных или только дискретных  (в обоих случаях оказывается невозможным понимание движения) означает, что мы имеем дело здесь с единством противоположностей, ни одна из которых, следовательно, в отдельности не выражает существа дела с необходимой полнотой. Суть этого подхода сформулировал В.И.Ленин: “Движение есть сущность времени и пространства. Два основных понятия выражают эту сущность: (бесконечная) непрерывность и “пунктуальность” (= отрицание непрерывности, п р е р ы в - н о с т ь). Движение есть единство непрерывности (времени и пространства) и прерывности (времени и пространства)”

Чтобы конкретизировать это положение, необходимо вспомнить, что движение существует в различных взаимосвязанных видах: нет “взаимодействия вообще”, а есть взаимодействие гравитационное, электромагнитное, квантовомеханическое (сильное и слабое). Поэтому неделимость квантов пространства и времени, как и их делимость, относительна: пространство внутри атома неделимо для механического движения,- последнее потому и возможно, что проходимый телом путь нельзя до бесконечности делить на части , будучи делимым для электромагнитного (ибо связь ядра и электронной оболочки в атоме является электромагнитной); пространство внутри ядра атома неделимо для электромагнитного взаимодействия (ибо связь отталкивающихся электромагнитным образом частиц в ядре обеспечивается неэлектромагнитным взаимодействием), но делимо для ядерного  и т.д. Таким образом, существование неделимого в рамках определенного структурного уровня организации материи элемента материи лишает силы рассуждения Зенона для каждого структурного уровня реальности. Если бы каждое из взаимодействий было жестко локализовано в отдельной пространственно-временной ячейке, куда был бы “закрыт доступ” другим взаимодействиям, то Зенон смог бы без труда “расправиться” с каждым из них (ибо и в действительности ни одно из них, будучи всецело непрерывным, не могло бы иметь места) и тем самым - с движением как таковым.

Это лишний раз  подтверждает значимость тезиса, согласно которому не существует объекта, обладающего  конечным набором форм движения и  тем самым - значимость ленинского положения  о неисчерпаемости материи. Действительно, будь материя исчерпаемой, обладай ее элементы (каждый) конечным набором видов взаимодействия, пространство, соответствующее “последнему” (обладающему наименьшим радиусом действия) взаимодействию, оказалось бы только непрерывным, т.е. исключающим возможность движения. Поэтому, подчеркнем, понять движение возможно только в рамках концепции структурных уровней организации движущейся материи. Эта концепция была выработана материалистической диалектикой под углом зрения, в частности, учения о взаимообусловленности количественных и качественных изменений , т.е. с учетом системной организации движущейся материи , несводимости свойств материальных объектов к свойствам их структурных элементов.

Рассматриваемая концепция выделяет (в зависимости  от того, какое взаимодействие доминирует  в определенных пространственно-временных масштабах) следующие структурные уровни организации движущейся материи: мега-, макро-, микро- и субмикромир, в которых определяющими являются соответственно гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия. Эти уровни, являясь взаимосвязанными, обладают, очевидно, относительной самостоятельностью.

Таким образом, сторонники гипотезы о макроскопическом характере пространства и времени, лишая их универсальности, лишь повторяют  рассуждения Зенона. Трудности понимания пространства и времени, которые кажутся им непреодолимыми, связаны, как мы убедились, с отрывом последних от движения материи, в результате чего становится невозможным понять единство прерывности и непрерывности в структуре пространства и времени. Вместе с тем, отметим, в указанной гипотезе есть некое рациональное зерно, а именно: пространственно-временные отношения макромира, порождаемые конкретным (электромагнитным) взаимодействием, не являются универсальными и потому не могут рассматриваться в качестве всеобщих форм существования материи.

У Зенона было еще  одно доказательство необъективности пространства. Однако, как мы видели, что оно вовсе не доказывает этого, ибо предполагает, что пространство существует наряду с материей, т.е. обладает предметным бытием в качестве существующего вне и независимо от материи. И на этом примере мы убеждаемся в недопустимости отрыва пространства и времени от движущейся материи.

Одна из современных  попыток отрицания объективности  времени принадлежит Дж.Э.Мак-Таггарту. Он выделяет у времени два аспекта: “А- -серию” и “В-серию”. В рамках А-серии, фиксирующей отличие времени от пространства, время предстает как непрерывное течение: всякое событие, являясь вначале будущим, становится настоящим и потом прошлым.  В-серия мыслится как выражение статически-геометрического аспекта времени, упорядоченности событий по схеме “раньше-позже”.

Рассмотрение  любого события в рамках А-серии  показывает, что оно обладает логически  несовместимыми предикатами: быть будущим, быть настоящим, быть прошлым. Ссылка на то, что событие обладает этими противоположными свойствами в различные моменты времени, считает Мак-Татгарт, не помогает, ибо ими обладает и всякий момент времени: он сам выступает сначала будущим, затем - настоящим и прошлым. Поэтому устраняющее логическое противоречие “разведение” противоположных предикатов, присущих моменту времени, требует введения иного, в сравнении с “нашим”, времени: А-серия “нашего” времени может быть непротиворечиво понята лишь в рамках А-серии некоего иного времени, с различными моментами которого соотносятся противоположные характеристики “нашего” времени. Но то же затруднение, очевидно, возникает и для этого “иного” времени, что приводит, по мысли Мак-Татгарта, к необходимости введения временных серий третьего и т.д. порядков. На основе этих соображений, свидетельствующих-де о неизбежности бесконечного регресса в “дурную” бесконечность при построении непротиворечивого концептуального отображения течения времени, он и приходит к отрицанию объективности последнего.

Мак-Таггарт, обратим  внимание, лишь воспроизводит применительно  к времени логическую структуру  рассмотренного выше  рассуждения Зенона, относящегося к пространству. Отметим, что в их аргументах есть некое рациональное зерно: сущность пространства и времени - в единстве их прерывности и непрерывности, но первая из них существенна лишь на границе, отделяющей область (масштаб) доминирования одного взаимодействия от области доминирования другого. Поэтому, рассматривая лишь отдельную пространственно-временную область действительности (например, макромир),- некоторый один структурный уровень организации материи, в основе которого лежит некий один тип взаимодействия (макромир характеризует доминирование электромагнитного взаимодействия), невозможно понять природу дискретности пространства и времени и, соответственно,- понять возможность движения.

Однако абсолютизация  этого недопустима. Из невозможности  полнос- тью познать пространство и время, изучая их свойства лишь в  ограниченной пространственно-временной области, не следуют (если не смешивать вопросов об источнике и о полноте наших знаний) выводы Зенона и Мак-Татгарта. Выход за пределы “данных” пространства и времени в смысле выхода за пределы “данного” структурного уровня организации материи, т.е. той области действительности, где определяющим является некое “данное” взаимодействие, сам по себе еще не связан с утверждением необъективности пространственно-временных свойств движущейся материи, являясь следствием ее неисчерпаемости.