Некоторые нерешенные проблемы теории пространства и времени

Проблема измерений. Новая концепция пространства и времени привела к заостренной постановке проблемы измерений. Может ли пространство иметь более чем три, а время — более чем одно измере­ние[56]? С общей теоретической точки зрения это можно допустить. В современной науке разработаны, например, представления о пяти-, во­сьми- и более мерном пространстве, о более, чем одномерном време­ни. Однако не существует никаких общих философских или естествен­нонаучных положений, которые позволяли бы однозначно решить эту проблему. Нет и никаких эмпирических данных для такого решения.

Проблема многообразия форм пространства и времени. В на­стоящее время существует большое многообразие подходов к изуче­нию пространства и времени, с которыми связаны существенно раз­личные трактовки форм пространства и времени. Так, различают мет­рическое и неметрическое пространства. Пространство, описываемое евклидовой и неевклидовой геометриями, относится к первому, в ко­тором существенное значение имеет расстояние. В неметрическом, например топологическом, пространстве расстояние оказывается не­существенной, “не сохраняющейся” величиной. Применительно к то­пологическому пространству коренным образом меняется понятие бесконечности. В метрически конечном пространстве может, напри­мер, мыслиться топологически бесконечное пространство. Если ока­жется, что пространство реальной Вселенной является топологичес­ким, а не метрическим, это приведет к весьма серьезным пересмотрам материалистической концепции мира. Разумеется, решающую роль при выяснении природы окружающего нас пространства должны сы­грать эмпирические, частные науки, опирающиеся на методы наблю­дения. Однако в решении вопроса о природе реального пространства активную роль должна сыграть и научная философия. С философской точки зрения необходимо учесть прежде всего, что вопрос о соответс­твии той или иной мыслительной модели пространства и времени объ­ективной реальности решается далеко не просто. Возможность созда­ния самых разнообразных и “диковинных” абстракций пространства и времени вовсе не означает, что эти мыслимые формы пространства и времени существуют где-то реально. Не существует буквально, как та­ковое, так называемое четырехмерное пространство, поскольку чет­вертое измерение этого “пространства” является временным. Матема­тика и физика широко применяют понятие о многомерных пространствах, которые не имеют буквального смысла и являются математичес­кими фикциями или идеализациями, обозначающими многофазовые состояния физических систем, а не реальные пространственные изме­рения. Вполне вероятно, что топологическое пространство является только абстракцией каких-то существенных сторон реального метрического про­странства и не существует реально, как таковое, нигде в мире.

Мысль о зависимости пространства и времени от свойств мате­рии получила в современной науке широкое распространение. Были даже предприняты попытки различить формы пространства и времени в связи с различными формами материи — физической, химической, биологической и социальной. Однако при этом не было обнаружено каких-либо существенных специфических черт пространства и време­ни в химической, биологической, социальной формах материи, кото­рые позволили бы сделать вывод о реальности таких форм пространс­тва и времени. По-видимому, следует признать, что пространство и время находятся в существенной зависимости только от базовых форм материи (в нашей части Вселенной это физическая форма материи), которые характеризуются такими мощными факторами, как например, гравитация. Химические процессы, жизнь и социальная жизнь проте­кают, очевидно, в физическом пространстве.

Может ли время течь обратно''' Такое предположение выска­зывалось рядом ученых. Так, американский физик Р. Фейнман разра­ботал представление о позитроне как электроне, движущемся в обрат­ном направлении времени. Однако это представление не имело реаль­ного физического смысла. Принято, что физические процессы и, сле­довательно, время, являются необратимыми в двух смыслах: фактуальном и помологическом. Фактуальный смысл необратимости состоит в том, что обращение процессов во времени никогда не происходит и запрещается по следующим соображениям: некоторые частные усло­вия де-факто (начальные или граничные), существующие во Вселен­ной независимо от какого-либо закона (или законов), совместно с со­ответствующим законом (или законами) делают обращение во време­ни де-факто невозможными, хотя никакой отдельный закон или ком­бинация разных законов сами по себе не запрещают такого обраще­ния. Необратимость в помологическом смысле означает, что, наобо­рот, обращение во времени запрещается каким-то законом или комби­нацией законов[57].

Фактуальное основание идеи необратимости времени включает три аспекта: энтропийный, электродинамический и космологический. Согласно второму началу термодинамики термодинамические процессы в замкнутых системах всегда приводят к возрастанию (или, в край­нем случае, к сохранению) энтропии — меры неупорядоченности про­цессов. С точки зрения термодинамики любая замкнутая физическая система стремится к уменьшению организованности, упорядоченно­сти, а не наоборот. Второе начало термодинамики, в его первоначаль­ной общей формулировке Клаузиуса и Томсона, рассматривалось как убедительное помологическое свидетельство в пользу идеи необрати­мости времени (впервые необратимость времени была связана со вто­рым началом термодинамики Больцманом). Однако статистическое, вероятностное истолкование второго начала Больцманом, заменившим динамическую интерпретацию этого закона, означало, что возраста­ние энтропии происходит только с большей вероятностью, чем убыва­ние, которое, таким образом, должно было быть понято как обрати­мость времени. С этой точки зрения казалось возможным так называ­емое “чудо Джинса”, когда вода, поставленная в горячую печь, замер­зает, а печь еще больше нагревается.

Более того, статистическое истолкование второго начала приве­ло к так называемому “парадоксу обратимости”, согласно которому переходы к низшим значениям энтропии происходят столь часто, сколь и переходы к высоким значениям[58]. Ю.Б. Молчанов считает, что в современной физической и философской литературе “не найдено сколько-нибудь убедительных доводов против возражения, основан­ного на “парадоксе обратимости”. Между тем фактуально, то есть эм­пирически, “обоснование направления времени с помощью энтропий­ных или статистических процессов является однозначным и неопрове­ржимым, ибо нам не известно ни одного факта самопроизвольного протекания процессов в порядке, обратном протеканию большинства процессов нашего окружения”[59].

Следующим фактуальным основанием идеи необратимости те­чения времени является рассеяние электромагнитного излучения, ко­торое распространяется в пространстве от любого источника света в виде сферической волны, никогда не возвращающейся обратно, к своему источнику. Обратимость процессов электромагнитных излуче­ний совершенно немыслима с точки зрения физики. Однако законы электродинамики не содержат никаких запретов для обратного движе­ния процессов, и поэтому современная электродинамика также не дает помологического обоснования идеи необратимости времени.

Космологическое обоснование идеи необратимости времени связано с наблюдаемым в известной части Вселенной явлением разбегания галактик, расширением наблюдаемой части Вселенной. Но со­временной астрономии и астрофизике не известно никакого принци­па, запрещающего обратный процесс сжатия материи в видимой части Вселенной. Более того, процесс сжатия, с точки зрения релятивистс­кой космологии, является весьма вероятным (заметим, однако, что с точки зрения термодинамики бесконечно пульсирующая от сжатия к сжатию Вселенная невозможна).

Таким образом, естественнонаучные обоснования идеи необратимо­сти времени в настоящее время имеют, по-видимому, только фактуальный характер и связаны, по Грюнбауму, с оценкой роли начальных или гранич­ных условий де-факто. Подчеркивая роль фактуального подхода, Молчанов отмечает. “Обращение времени означало бы неестественное протекание процессов: мертвецы вставали бы из могил и оживали из пепла и праха в процессах, обратных горению и разложению, которые “всасывали” бы теп­лоту и электромагнитное излучение из окружающей среды, в результате синтеза возникали бы новые вещи и т.д.”[60].

Молчанов высказал ряд философски перспективных соображений относительно роли начальных, или граничных, условий. “Представляется все же сомнительным, чтобы начальные, граничные условия были номологически случайными. Они оказываются более чем просто регулярными и приводят к слишком уж железной необходимости, которая обусловливает необратимость всех без исключения процессов. О какой же тогда “слу­чайности” граничных условий можно говорить? Это скорее более или менее разнообразные проявления некоего общего и динамического за­кона или свойства Вселенной, чем беспорядочное стечение независи­мых друг от друга условий и обстоятельств”.

Необратимость процессов имеет “необходимый, динамический характер и, видимо, ско­рее всего есть проявление или действие какого-то единого и всеобщего закона”[61].

Следует задуматься, не держит ли ключ к открытию такого зако­на, к пониманию необратимости времени философия?