Пространство и время в научной картине мира

 

Проблемы пространства и времени привлекали внимание философов и ученых с давних времен. Это неудивительно, поскольку все, что существует в мире имеет отношение к пространству и времени, они незримо охватывают и входят во все сущее. Однако понять, что собой представляют пространство и время, весьма непросто, и разные мыслители по-разному объясняли эти всем нам знакомые и одновременно загадочные феномены. Платон описывал время как движущийся образ вечности, Аристотель видел в пространстве и времени проявления отношений вещей. Некоторые отказывали времени и пространству в реальном существовании. Например, Кант считал основной ошибкой наших обычных представлений о времени и пространстве их понимание как " реальных сущностей", на самом же деле они есть только формы нашего созерцания мира. Но были и те, кто, подобно французскому философу А. Бергсону, считали время реальной и действенной сущностью, которая "вгрызается в вещи и оставляет на них следы своих зубов".

 

На уровне здравого смысла мы понимаем время как нечто, похожее на большую реку - на "реку времени". Время предстает как поток, текущий с постоянной скоростью и только в одном направлении. Захваченные этим потоком вещи по мере движения изнашиваются, стареют и распадаются в предназначенные им сроки. Исток этой реки скрыт в глубине тысячелетий, неясно также куда течет эта наполненная событиями река и чем она может закончиться. Пространство же мы обычно представляем себе как гигантский и неподвижный сосуд - вместилище, в котором движутся все вещи и происходят все события.

 

В научном познании были разработаны две основные концепции пространства и времени, которые получили название субстанциональной и реляционной. В рамках первой пространство и время понимаются как самостоятельные, существующие независимо от материи субстанции, внутри и на фоне которых происходят все движения и взаимодействия вещей. В науке эта концепция представлена абсолютным пространством и временем механики Ньютона. Вторая концепция связывает свойства пространства и времени с отношениями между материальными системами и явлениями. Эта концепция, как уже отмечалось, отстаивалась Аристотелем, позднее - Лейбницем, в современной трактовке она соответствует тем понятиям пространства и времени, которые были разработаны в теории относительности Эйнштейна.

 

 

- 281 -

Нужно отметить, что Ньютон был глубоко религиозным человеком и считал, что мировое пространство и время являются огромными "чувствилищами" Бога. Люди же со своими малыми "чувствилищами" могут только приблизительно воспринимать временные и пространственные отношения. Но в своих научных трудах, рассуждая о пространстве и времени, Ньютон апеллировал не столько к теологическим аргументам, сколько к атомистическому учению. Материя состоит из атомов, но кроме них должно существовать их вместилище - пространство и время. В своих знаменитых " Математических началах натуральной философии" Ньютон следующим образом описывал их сущность. "Время, пространство, место и движение составляют понятия общеизвестные. Однако необходимо заметить, что эти понятия обыкновенно относятся к тому, что постигается нашими чувствами. Отсюда происходят некоторые неправильные суждения, для устранения которых необходимо вышеприведенные понятия разделить на абсолютные и относительные, истинные и кажущиеся, математические и обыденные... Абсолютное, истинное, математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему протекает равномерно и иначе называется длительностью... Абсолютное пространство по своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным".

 

Итак, субстанциальная концепция рассматривает абсолютное время и абсолютное пространство как особые сущности, которые существуют сами по себе, независимо от материальных объектов. Они являются как бы ареной - системой отсчета, в которой находятся все вещи и протекают все явления. Но эта арена может существовать и без вещей и по сути не взаимодействует с ними.

 

В начале XX в. на смену ньютоновской механике пришла теория относительности Эйнштейна, которая отказалась от понятий абсолютного пространства и времени. Для Эйнштейна время и пространство определяются свойствами и отношениями вещей и структурой Вселенной в целом. В реляционной концепции вне отношений между различными материальными объектами и процессами пространства и времени не существует.

 

Следует отметить, что в последние десятилетия XX в. наметился новый сдвиг в понимании времени и пространства. Он связан с тем, что современная наука все более переходит от изучения простых форм движения к исследованию эволюции сложных, открытых материальных систем. Этот переход заставил ученых отказаться от господствовавшей в естествознании с XVII в. картины мира как гигантского механизма, части которого синхронизируются некоторыми едиными пространственно-временными соотношениями. Некоторые части Вселенной действительно могут действовать как механизмы. Но таковы только замкнутые системы, которые составляют лишь часть реальности. Большинство же материальных систем являются открытыми - они обмениваются энергией, веществом с окружающей средой, в связи с чем их внутренняя организация постоянно меняется. К числу таких открытых систем принадлежат сложные физико-химические, биологические и социальные системы.

 

Открытый характер большинства систем во Вселенной заставляет отказаться от мысли, что в реальности господствуют стабильность и равновесие. В мире значительно большую роль играют неустойчивость и неравновесность, переход от хаоса к порядку и от порядка к хаосу. Поэтому простое геометрическое пространство и время классической и даже эйнштейновской физики уже недостаточно для понимания процессов самоорганизации и взаимодействия неравновесных открытых систем. Пространство и особенно время стали соотноситься с нелинейными и необратимыми процессами становления порядка из хаоса и представать все более реальными и действенными сущностями, которые и в самом деле могут "вгрызаться в вещи и оставлять на них следы своих зубов".

 

 

- 282 -

Причинность и детерминизм

 

Понятие причины традиционно относится к числу основных категорий науки и философии. Оно широко используется и в нашем обыденном мышлении. Мы говорим о причине, когда стремимся объяснить, почему нечто происходит или начинает существовать, в чем заключается источник или мотив нашего действия и т.п. Вероятно, наше обыденное представление о причинности несет на себе значительную печать антропоморфизма, поскольку опирается на образ человеческих усилий по созданию или изменению вещей. Ученые и философы стремятся преодолеть этот антропоморфизм и выработать более строгое и объективное понимание причинности.

 

Как уже отмечалось в предыдущей главе, Аристотель считал, что существует четыре вида причин: формальная, материальная, движущая и целевая. Начиная с Галилея, ученые стали доказывать, что в науке должны применяться объяснения только с помощью движущих (действующих) причин. Правда в науках о живых организмах сохранилось представление о целевых причинах (цель сердца - перекачивание крови, цель системы кровообращения - снабжение органов кислородом и питательными веществами и т.п.). Но все же считалось, что главное в науке - установить движущие причины и выразить причинные связи в форме строгих законов.

 

В соединении с рассмотренными выше представлениями об абсолютном пространстве и времени такое понимание причинности вело к классическому механистическому детерминизму. Детерминизм - это такая картина мира, в которой нет места случайности. Все вещи и события в таком мире состоят в причинных связях, все его части и детали тщательно подогнаны друг к другу и приводят друг друга в движение подобно шестерням некоей гигантской космической машины. И в самом деле, такое представление возникает, если предположить, что любое событие однозначно определяется его положением в едином абсолютном пространстве и времени, а все события связаны между собой строгими причинными законами. Именно такое мировоззрение лежит в основе знаменитого рассуждения французского ученого Лапласа о том, что если бы всеведущий наблюдатель знал положения всех частиц в определенный момент времени, а также все законы, управляющие их движением, он мог бы точно предсказать все будущие события во Вселенной, а также рассказать всю ее прошлую историю.

 

Конечно, никто не мог и даже не пытался дать подробное описание такого полностью пронизанного причинными связями мира. Но лапласовский детерминизм показывает принципы, которые лежат в основе классического понимания причинности. Во-первых, это принцип универсальности причинности: каждое событие имеет причину. Во-вторых, это единообразие причинности: одинаковые причины всегда производят одинаковые следствия. Стоит их сформулировать в таком общем виде, как становиться ясно, что они представляют собой философские, метафизические положения. Очевидно также, что их невозможно ни вывести из эмпирического опыта, ни рационально доказать.

 

Все это оставляет место для альтернативных трактовок причинности в философском мировоззрении. Рассмотрим кратко некоторые из них. Против представления о господстве в мире непреложной необходимости прежде всего выступают те, кто считает, что жесткий детерминизм явно противоречит тому, что обычно называется свободой воли. Человеческие существа, подобно всему остальному, принадлежат миру, в котором, как предполагается, господствует причинность. Однако трудно отрицать тот самый обычный факт, что наше поведение невозможно предсказать наподобие того, как мы предсказываем движение шаров, скатывающихся по наклонной плоскости, или планет, вращающихся по своим орбитам. Человеческая свобода и возможность выбора могут опровергнуть любые предсказания относительно нашего поведения.

 

 

- 283 -

Это не означает, что возможность свободного выбора вообще отрицает причинность. Например, мы не можем сделать выбор свободно летать, поскольку невозможность летать подобно птице детерминирована нашей биологической природой. Но все же представление о том, что наши действия полностью детерминированы, противоречит нашей интуиции. Свобода воли обнаруживается тогда, когда у нас есть выбор между реальными вариантами поведения. А такие реальные альтернативы возможны для человеческих существ. Люди обладают сознанием, являются активными живыми существами, что определяет их способность служить причиной собственных действий. Когда они делают выбор, то они сами действуют как порождающие причины тех действий, которые они осуществляют.

 

Другим направлением критики классического детерминизма является отказ от отмеченных выше принципов универсальности и единообразия причинности как метафизических и эмпирически недоказуемых положений. Начал эту критику английский философ Д. Юм, который заявил, что в нашем эмпирическом опыте мы реально не наблюдаем универсальной причинной необходимости. Все что мы можем наблюдать, это то, что, во-первых, существует неоднократное соединение одних событий с другими событиями, во-вторых, смежность этих событий в пространстве, в-третьих, предшествие одних событий другим по времени. Все остальное, а именно, существование неких сил, связывающих причину и следствие, строгую необходимость причинности, мы не наблюдаем, а примысливаем к эмпирически фиксируемым событиям. Если отказаться от этих метафизических по своей сути домысливаний, то обнаруживается, что идея причинной необходимости есть не что иное, как привычное ожидание того, что за сходными причинами будут следовать сходные действия. Итак, согласно Юму, необходимость причинности - это вымысел нашего ума. Соединение событий может наблюдаться, а необходимость - нет.

 

Философская концепция причинности Юма имеет недостатки, она не может объяснить, например, почему физики говорят о действиях на больших расстояниях, а историки - о причинах единичных, уникальных событий (в этих случаях отсутствуют смежность в пространстве и многократное повторение событий). Вместе с тем юмовский антикаузализм, утверждающий по сути, что в природе нет причинности, а есть лишь регулярности, с которым события одного рода следуют за событиями другого рода, получил значительное распространение и среди ученых, и среди философов, прежде всего позитивистского направления. Их привлекало то, что при таком понимании причинности уже нет нужды разыскивать механические толчки или некие таинственные силы. В природе нужно искать не причины, но только регулярности, выражаемые в законах. Вполне присоединяясь к позиции Юма, один из лидеров неопозитивизма Р. Карнап отмечал: " С моей точки зрения, было бы более плодотворным заменить всю дискуссию о значении понятия причинности исследованием различных типов законов, которые встречаются в науке. Когда будут анализироваться эти законы, вместе с тем будут анализироваться и типы причинных связей, которые наблюдались"¹⁰⁹

 

Но этот переход от причин к законам еще не решает вопроса о правомерности детерминистской картины мира. Действительно ли (если оставить в стороне сферу человеческих поступков) в мире природы все события предопределены с абсолютной точностью и в мельчайших деталях?

 

Строгий детерминизм, как уже отмечалось, связан с механицизмом - представлением о том, что все в природе подвластно законам механики, что природа - огромный механизм, состоящий из множества более мелких механизмов. Это представление возникло в XVII в., но его влияние прослеживается и до сих пор. Однако современная наука обнаруживает, что реально в природе не так уж много механизмов. Лишь немногие естественные системы похожи на машины. Например, это наша солнечная система. Планеты действительно движутся "подобно часам", повторяя одни и

¹⁰⁹ Карнап Р. Философские основания физики. М., 1971. С. 273.

 

- 284 -

те же циклы движений. Однако ураганы или извержения вулканов, также подчиняющиеся физическим законам, мало напоминают работу механизмов.

 

Обсуждая проблему детерминизма, К. Поппер предложил образ таких различных объектов, как облака и часы ¹¹⁰. Часы символизируют собой физические системы, поведение которых регулярно и точно предсказуемо. Но разве возможно столь же точно предсказывать появление и исчезновение облаков и другие "капризы погоды"? Представим теперь, что все огромное разнообразие вещей, естественных процессов и явлений природы располагается между этими крайними полюсами - облаками и часами. Например, животных, видимо, логичнее поместить ближе к облакам, а растения - поближе к часам. Строгий детерминизм лапласовского типа утверждает, что все "облака" на самом деле есть "часы". Но данные современной науки не подтверждают такую точку зрения. Мир природы управляется не только строгими законами механики, но и закономерностями случая, становления порядка их хаоса. Можно сказать, что наш мир является взаимосвязанной совокупностью из облаков и часов, в котором даже самые лучшие часы имеют нечто "облакоподобное".

 

Важный вклад в преодоление механистического детерминизма и становление новой картины мира внесли уже упомянутые выше исследования в области самоорганизации открытых неравновесных систем. Один из создателей теории таких систем И. Пригожин в работе, написанной в соавторстве с философом И. Стенгерс, отмечает: "В традиционном понимании законы природы были законами, описывающими замкнутую детерминистическую Вселенную, прошлое и будущее которой считались эквивалентными. Такое положение рассматривалось как триумф человеческого разума, проникшего за кажимость изменения... Теперь мы понимаем, что детерминистические симметричные по времени законы соответствуют только весьма частным случаям. Они верны только для устойчивых классических и квантовых систем, т.е. для весьма ограниченного класса физических систем. Что же касается несводимых вероятностных законов, то они приводят к картине "открытого" мира, в котором в каждый момент времени в игру вступают все новые возможности"¹¹¹

 

Итак, с точки зрения современной научной картины мира мы живем не только в открытом социально-историческом мире, где всегда существует свобода выбора, но и в открытом мире природы, не похожем на монотонно двигающиеся гигантские космические часы, которые изображались в механицистской картине мира.

Мировоззрение людей в современной культуре отличается значительным разнообразием, оно черпает идеи из самых различных областей науки, религии, искусства, политической идеологии и т.п. Как это было показано, философия также предлагает свой язык, на котором могут обсуждаться мировоззренческие проблемы. Своеобразие философского подхода к мировоззренческим выборам, помимо прочего, состоит в том, что философия не дает человеку готового мировоззрения. Ее функция здесь скорее аналитическая и критическая. Философия также демонстрирует, что всегда возможны мировоззренческие альтернативы, что идейные противостояния неизбежны и даже продуктивны в такого рода вопросах. В принципе философия призвана прояснять и одновременно снимать напряжение с мировоззренческих споров, обнаруживая их неизбежно неисчерпаемый и открытый характер.

 

Для дополнительного чтения

 

Вольф Р.П. О философии. М., 1996.

 

Райл Г. Категории // Райл Г. Понятие сознания. М., 1999. СёрльДж. Сознание, мозг и наука // Путь. 1993. № 4. Карнап Р. Философские основания физики. М., 1971. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М., 1986.

 

¹¹⁰ Поппер К. Об облаках и часах // Поппер К. Логика и рост научного знания. М., 1983.

¹¹¹ Пригожин И. Стенгерс И. Время, хаос, квант. М., 1994. С. 11.

 

- 285 -