Стрелы времени

      В учениях французских просветителей и философов-материалистов XVII-XVIII вв. утверждается, что «законы … есть результат необходимых отношений, вытекающих из природы вещей» (см., например, у Т.Гольбаха).

       Понятие  З. у И.Канта является средством выражения отношения субординации между общим и единичным, между категориями и явлениями в процессе их взаимодействия при формулировании знания. По Канту, З. науки являются высшей формой рассудочного знания. Г.Гегель увязывает З. с устойчивыми, необходимыми существенными особенностями развития абсолютной идеи, формулируя  свои основные З. диалектики.

        С появлением субъективного идеализма (Дж.Беркли и др.) в XVIII в., а затем в 40-х гг. XIX в. позитивизма появляется представление о З., фиксируемое в так называемых «фактуальных» науках, как о субъективных и условных правилах, связывающих понятия в номологические по типу высказывания о данных опыта. Вопрос об объективности З. тогда вообще не ставится. Этот подход в ХХ в. получил развитие в прагматизме, неопозитивизме, включая логический позитивизм, в аналитической философии, объявляющей себя постпозитивистской.

        В самой науке, а также в философии и методологии науки ХХ века представления о З., видах З, анализ их сущности, развития и назначения – предмет небывало большого внимания. Все это вызвано большим взрывом в области научного знания: накоплением научных знаний, новых открытий, революционными скачками в виде смены научных парадигм, концепций, появлением целого веера новых наук и дисциплин, новой техники и технологий, небывалым прорывом в постижении З. микромира и космоса.  

          Из сказаного  выше понятно, что по своей логической форме все З. науки суть суждения о чем-то. По их форме объективные З. разделяют на три типа: 1) З.-тенденции (их-то часто и обозначают как «закономерности»), 2) З. однозначной детерминации, имеющие место главным образом в механических процессах, в технике, и, 3) статистические (вероятностные) З., как, например, З. больших чисел, З. микромира и др. Их можно различать по принципу отношения и противопоставленности друг к другу, например, как З. формальные и содержательные; З. внутренние и внешние; З. всеобщего, особенного и частного (специфического);  З. возможного и действительного; З. необходимого и случайного; З. атемпоральные и темпоральные, другие З. По различию субстрата, основы различают З. бытия и духа, сознания, мышления; З. природы и мышления; З. неживой и живой природы; З. природы и общества. По различию организации объектов выделяют З. структур и З. хаоса, сетей и З. системности. По различию состояний движения / покоя можно выделить З. статики, и динамические З. (изменений, движения, развития, эволюции, прогресса). Выделяются также З. функционирования, включая З. причинения, порождения одного другим, генезиса, а также наследования сущностных свойств объектов, как это прослеживается в эволюционных процессах в природе  и обществе. В пространственном смысле выделяют З. мегамира, макромира, микромира. У последних из этих З., как уже сказано, выделяется их вероятностный характер, а также возможности в теории отображать посредством специального аппарата математики (например, квантовомеханических операторов, волновой функции как в уравнении Шредингера, и др.) свойства дискретности (квантованности) частиц и полей, З. взаимопревращаемости этих последних друг в друга, дуализма волн и частиц как объектов микромира и др. Они влекут за собой такие особенности З. и аппарата уравнений движения и взаимопревращений,  как неоднозначность и неопределенность утверждений об их положении (в принципе неопределенностей Гейзенберга), о величине параметров, взаимодействиях, о причинности и состояниях и др.

       Что касается темпорологии, то прежде всего, согласно науке, З. сам есть нечто становящееся, возникающее на базе напряжения и появлений тенденций связи между сторонами, элементами целого или внутри целого, а также между целым и его элементами при наличии ограничений на скорости взаимодействия. В отличие от теологии и идей Гегеля, который гипостазировал как никто темпоральное существование З., предшествование З. самой природе, материи в форме вечной и неизменной абсолютной идеи в духе Гегеля  наука не признает. Иначе говоря, она не признает З., существующих до мира и прежде мира (проблема предшествования З. телесному миру). Законы природы возникают и оформляются вместе со становлением природного мира, нашей Вселенной, его частей, областей и регионов, как, например, самих элементарных частиц и полей, их скоплений, атомов, молекул, скоплений и суперпозиции вещества, полей, звезд, галактик и т.д.. Пока и поскольку  в ней не возникли еще никакие атомы и молекулы, то никаких атомно-молекулярных З. и т.д. там нет и быть не может. Наиболее выпукло становление, утверждение и обратный процесс деградации З. можно увидеть, исследуя жизнедеятельность бихевиоральных систем и сетей разного рода (то есть объектов живой природы, общества и смешанных систем, вроде человекомашинных, агросистем, экосистем и др. См. об этом: О.С.Разумовский). Проще говоря, перед нами следующая  формула: 1) должен быть сначала, исторически возникший, носитель (субстрат) будущего,  еще не возникшего З.(пакета З.), продукт действия З., другого «пакета» З.; 2) затем появляются свойства, характеристики, например, напряжения и тенденции к связыванию между, во-первых, целым и частями, во-вторых, между частями; 3) потом (позднее) появляются отношения (связи); 4) на основе возникшего отношения (связи) развивается закономерность в форме еще не проявленного целиком З.; 5) наконец появляется во всей силе З. (пакет З.). Но действие З., его эффективность может и деградировать при разложении, распаде субстрата и ослаблений связей в обратном порядке – от пункта 5 в нашей цепочке к ее началу. Заметим также, что согласно ноумено-феноменологической концепции времени в самой действительности могут происходить самые различные процессы, которые могут быть измерены с помощью других каких-то процессов, естественных или искусственных, в т.ч. технических устройств (часов). Говорить о параметре времени и темпоральности концептуально образованный наблюдатель вправе лишь после того, как он как-то зафиксировал такие изменения. Это может произойти в т. ч. на основе личного прямого восприятия изменения или на основе показаний приборов (т.е. он совершил измерение времени по какой-то методе, используя выбранные шкалы). Тогда исследованное и измеренное изменение, процесс отображается в его ментальности в виде понятий и представлений, суждений и концеций, почерпнутых из науки. Если это все наблюдавшееся (лучше и измеренное) имеет признаки, упомянутые нами выше в атрибутивных признаках З., то тогда он (наблюдатель) вправе обозначить данный закон как темпоральный, а не статический, атемпоральный. Общая логическая схема процесса, отбражаемого как З., будет неизбежно представлять собой известные хорошо и, в общем, тривиальные последовательности:  

                          прошлое → настоящее → будущее. 

       Они необратимы в силу действия  принципов логического отбражения, а содержательно – в силу  действия З. возрастания энтропии, самой схемы линейной причинности и З. генетического порождения одного другим - в виде стрелы времени. Наше мышление, все равно, на уровне логического отображения ничего другого, видимо, не найдет, хотя задача науки найти наиболее адекватное описание и объяснение темпоральных форм З. Типичными в этом плане будут З. связи пути и времени, зафиксированные в хорошо известных формулах скорости и ускорения, в уравнениях движения разного рода, включая дифференциальные уравнения движения и др.

Однако  фиксирование темпорологического аспекта  явлений не всегда удобно в науке  для решения каких-то конкретных задач. Очень ярким примером такого подхода, малоизвестным даже методологам, были те преобразования, которые проделали  ученые в XIX в. с такими З., как интегральные формулировками знаменитых принципов наименьшего действия в формах Лагранжа и Гамильтона. У этих последних пределы интегрирования функционалов действия, взятых в обобщенных конфигурационном или фазовом пространствах, есть параметры времени, т.е. интервалы траектории от t1 до t2. Вместо этого, немецкий теоретик К.Якоби предложил формулировку принципа Гамильтона на интервале траектории с пространственными параметрами А и В (принцип наименьшего действия Гамильтона-Якоби). Это сразу же повысило эффективность расчетов в тех случаях, когда параметр времени их затрудняет проделать. Фактически, темпоральность здесь, в математическом аппарате, заменена на геометризацию представления механического действия (его размерность энергияхвремя).

              В теоретическом мышлении, как уже сказано, имеются свои специальные термины для обозначения закономерного, номологического, такие как начало, аксиома, принцип, теорема, теория и др. Уже было сказано, что все они суть формы организации фактуального знания в данной предметной области. Остановимся коротко на этих понятиях. Начнем с аксиом (от греч.άξίωμα – удостоверение, принятое положение). В науке, прежде всего именно в математике, аксиома – исходное положение, принимаемое в качестве истинного без специального логического доказательства, часто заимствованное из другой теории и лежащее в основе доказательства других положений этой теории. Это понятие можно найти у Аристотеля. Совокупность всех аксиом теории образует ее ядро или аксиоматику, позволяющую за счет также определений объектов теории и операций над объектами, на основе дедукции, выстроить дополнительные утверждения номологического типа в виде теорем и следствий из теорем. Теорема (от греч. theōrema - рассматриваю) – это некоторое утверждение, заключение, которое в данной теории устанавливается формально (в противоположность аксиомам) с помощью доказательства за счет вывода из оснований теории и аксиоматики. Истинность её определяется истинностью аксиом и указываемых при выводе условий. В методологии науки тогда говорят, что теория, где аксиомы и теоремы имеют указанные чуть выше свойства и находятся в указанных отношениях, выстроена аксиоматически.  
 
 
 
 
 

                                        2. Стрелы времени 

     Стрелы  времени - метафорическое название эмпирических индикаторов направления времени. Введение в научно-философский оборот образа-символа "стрела времени" связано с именем А.Эддингтона. Это выражение было быстро ассимилировано научным сообществом, благодаря своей наглядности и тому, что оно метафорически верно схватывало как аффективную сторону времени, обусловленную его неотвратимостью, так и его качественные свойства в общей физической картине мира, являясь при этом образно близким направленной оси времени, точкам которой в физике ставятся в соответствие моменты времени.

       Трем стрелам уделяется, как правило, значительно больше места на страницах работ по проблеме необратимости. Это - термодинамическая стрела, указывающая то направление времени, в котором возрастает энтропия или беспорядок; космологическая стрела времени, в направлении которой происходит расширение Вселенной, и психологическая стрела или направление времени, соответствующее нашему ощущению непреклонного хода времени, направление накопления поступающей информации.

           Кроме указанных трех стрел выделяются еще три: стрела времени, связанная с тем "предпочтением", которое природа оказывает запаздывающим волнам перед опережающими, т.е. "волновая стрела", стрела, проявляющаяся в процессе распада K0-мезона - единственная анизотропия времени, которая наблюдается в физике элементарных частиц, и квантовомеханическая стрела, связанная с процедурой измерения в квантовой механике. Этот перечень можно дополнить временной асимметрией, связываемой с соотношением черных и белых дыр, но само существование белых дыр ставится под сомнение по причине их сильной неустойчивости.

        Выделение нескольких стрел времени, связанных с некоторыми физическими процессами, не должно создавать ложного впечатления, что имеется лишь несколько отдельных примеров временных асимметрий, тогда как общий "фон" характеризуется отсутствием темпоральной стрелы. На самом деле все обстоит как раз наоборот - в качестве "фоновой" ситуации в обыденном человеческом сознании выступает именно наличие стрелы времени, благодаря тому, что определяющим элементом организации самого сознания является психологическая стрела времени, проникающая вследствие этого во все сферы деятельности человека.

      Вопрос о взаимной независимости различных стрел времени, о возможном детерминировании одних стрел другими и, следовательно, о редукции первых к последним, имеет большое философское значение.

  Направление времени - одна из важнейших проблем, связанных с концептуализацией времени. Ее естественнонаучное значение оказывается особенно весомым в силу того, что она тесно переплетается с серьезнейшим глобальным затруднением современной физики - проблемой необратимости, противоречием между необратимостью реальных процессов и обратимостью уравнений гамильтоновой механики, служащих фундаментом статистической теории этих процессов. Центральным вопросом проблемы направления времени является так называемое "эмпирическое обоснование направления времени" или установление его "эмпирических индикаторов".

   Черная дыра - сгусток вещества настолько плотный, что его гравитация не позволяет свету выйти за пределы сферы, имеющий радиус R=2GM/c2 (G – гравитационная постоянная, M – масса объекта, c – скорость света). Ч.д. являются одним из компонентов скрытой материи.

     Наиболее исследованы Ч.д., возникающие в результате эволюции звезд, имеющих массу более трех солнечных. Поскольку эти объекты сами по себе практически ничего не излучают, обнаружить их трудно, но, тем не менее, это удается сделать по косвенным признакам, по проявлениям их гравитации. В последние годы астрономам удалось обнаружить десятки объектов, которые можно отождествить с такими Ч.д. Значительно более массивные Ч.д. с массами до миллиарда солнечных обнаружены в ядрах галактик и в центрах шаровых звездных скоплений. Масса Ч.д. не обязательно должна быть очень большой. Согласно существующим представлениям, Ч.д. с массами много меньше звездных могли образоваться на самых первых этапах формирования Вселенной, поэтому такие объекты принято называть “первичными черными дырами”. Возможно, именно малые Ч.д. служат "зародышами" в процессе образования звезд и планет.

    Анализ свойств малых Ч.д. приводит к весьма интересным результатам. При массе меньше 1017 кг (примерно такую массу имеет вода в Черном море) радиус Ч.д. меньше размеров атома, и ее можно рассматривать как своеобразную элементарную частицу, взаимодействующую с окружающей средой преимущественно гравитационно. Если Ч.д. движется с космической скоростью (порядка 10 км/с и выше), она пронизывает Землю практически без потерь энергии. Но при низких скоростях взаимодействие резко возрастает, и Ч.д. может даже "застрять" в веществе. Анализ показывает, что наличие в Земле малых Ч.д. вполне возможно, и что "застревать" они могут недалеко от поверхности Земли, преимущественно в горных массивах и в тектонических разломах. Обнаружить их непросто, так как при глубине залегания в несколько км создаваемые ими на поверхности Земли гравитационные аномалии малы. "Сидят" черные дыры непрочно, и в результате, например, сейсмического воздействия они могут покинуть свое гнездо и выйти на поверхность, производя своим гравитационным полем разрушения в радиусе до нескольких десятков метров.