Тема 5. Пространство и время в научной картине мира.

1. Обыденные и научные представления о пространстве и времени.

2. Субстанциальная и реляционная концепции пространства и времени.

3. Понятия пространства-времени в Специальной и Общей теории относительности.

4. Свойства физического пространства и времени.

5. Биологическое, психологическое и социальное пространство и время.

1.

Пространство и время – это фундаментальные категории в современной физике и основные феномены человеческого бытия. В современной философии пространство и время являются всеобщими атрибутами (свойствами) материи, универсальными формами её существования. Согласно позиции современного естествознания, материя тесно взаимосвязана с пространством и временем.

Пространство есть форма бытия материи, характеризующая её протяженность, структурность, сосуществование и взаимодействие элементов во всех материальных системах.

Время есть форма бытия материи, выражающая длительность её существования, последовательность смены состояний в изменении и развитии всех материальных систем.

Уже в античности мыслители задумывались над природой и сущностью пространства и времени. Так, представители элейской школы в Древней Греции отри­цали возможность существования пустого пространства, или, по их выражению, небытия. Демокрит утверждал, что существуют атомы и пустота, которая необходима для пере­мещений и соединений атомов. Аристотель критиковал Демокрита и отрицал существование пустоты. Пространство, по его мнению, есть система естественных мест, занимае­мых материальными объектами.

В произведении Евклида «Начала» пространственные характеристики объектов впервые обре­тают строгую математическую форму, появляются гео­метрические представления об однородном и бесконечном про­странстве.

Геоцентрическая система Клавдия Птолемея (ок. 90 г. – ок. 160 г.), изложенная им в труде «Альмагест», господствовала в естествознании вплоть до XVI в. Она представляла собой первую универсальную ма­тематическую модель мира, в которой время понималось бесконеч­ным, а пространство – конечным, включающим равномерное кру­говое движение небесных тел вокруг неподвижной Земли.

Коренное изменение пространственной и всей физической картины произошло в гелиоцентрической системе мира, предложенной польским астрономом Николаем Коперником (1473-1543) в работе «Об обращениях небесных сфер» (1543 г.). В ней концепция единого однородного про­странства и равномерности течения времени обрела реальный эмпирический базис. Признав подвижность Земли, Коперник в своей теории отверг все ранее существо­вавшие представления о ее уникальности, «единственности» центра вращения во Вселенной. Тем самым, тео­рия Коперника не только изменила существовавшую модель Все­ленной, но и направила движение естественнонаучной мысли к признанию безграничности и бесконечности пространства.

Космологическая теория Джордано Бруно (1548-1600) связала воедино бесконечность Вселенной и пространства («О бес­конечности, Вселенной и мирах»)¹. Представляя Вселенную как «целое бесконечное», как «единое, безмерное пространст­во», Бруно делает вывод и о безграничности пространства.

Практическое обоснование выводы Дж. Бруно получили в «физи­ке неба» И. Кеплера (1571-1630) и небесной механике Г. Галилея. В гелиоцентрической картине движения планет Кеплер усмотрел дей­ствие единой физической силы. Он установил универсальную зависимость между периодами обращения планет и средними расстоя­ниями их до Солнца, ввел представление об их эллиптических ор­битах. Концепция Кеплера способствовала развитию математиче­ского и физического учения о пространстве.

Подлинная революция в механике связана с именем Г. Галилея. Он ввел в механику точный количественный эксперимент и матема­тическое описание явлений. Первостепенную роль в развитии представлений о пространстве сыграл открытый им общий принцип клас­сической механики – принцип относительности Галилея. Согласно этому принципу все физические (механические) явления происходят одинаково во всех системах, покоящихся или движущихся равно­мерно и прямолинейно с постоянной по величине и направлению скоростью. Такие системы называются инерциальными. Иллюстрируя этот принцип, Галилей приводил пример равномерного прямолинейного движения корабля, внутри которого все явления происходят так же, как на берегу.

Дальнейшее развитие представлений о пространстве и времени связано с рационалистической физикой Р. Декарта. Он ввел коор­динатную систему (названную впоследствии его именем), в которой время представлялось в качестве одной из пространственных осей.

Таким образом, развитие представлений о пространстве и вре­мени в доньютоновский период способствовало созданию концеп­туальной основы изучения физического пространства и времени. Эти представления подготовили математическое и экспериментальное обоснование свойств пространства и времени в рамках классиче­ской механики.

2.

В истории естествознания сложились две основные концепции пространства-времени: субстанциальная и реляционная.

Согласно субстанциальной концепции, пространство и время – две независимые друг от друга и от материи субстанции, абсолютные величины². Таких взглядов придерживался еще Демокрит. Но наиболее последовательно эту позицию выразил в классической физике Нового времени Исаак Ньютон (1643–1727). По Ньютону, что бы ни происходило, время всегда течет равномерно, а пространство всегда остается неподвижным и одинаковым. При этом пространство и время являются независимыми от материи и друг от друга.

Ньютоновская концепция абсолютного времени и универсальной одновременности во всей Вселенной явилась ос­новой для теории дальнодействия, согласно которой силы тяготения с бесконечной скоростью мгно­венно и прямолинейно распространялись на бесконечные рас­стояния.

Субстанциальная концепция пространства и времени адекватно вписывалась в механическую картину мира и соответствовала уровню развития науки XVII в. Она господствовала в философии и науке вплоть до начала XX века, хотя не все ученые её поддерживали. И только теория относительности (как специальная, так и общая) показала её несостоятельность по сравнению с противоположной позицией, получившей наименование реляционной концепции (от лат. relatio – отношение) пространства и времени.

Идею о том, что пустого пространства не существует разделяли элеаты и Аристотель. В Новое время Г. Лейбниц (1646-1716) считал, что пространство и время – это особые отношения между объектами и про­цессами и независимо от них не существуют. Простран­ство есть порядок сосуществования тел, а время – порядок последовательностей событий. Лейбниц утверждал, что существует связь вещей (материи) с пространством и вре­менем: «мгновения в отрыве от вещей ничто, и они име­ют свое существование в последовательном порядке са­мих вещей». В законченном виде реляционная концепция простран­ства и времени сложилась после создания общей и специ­альной теорий относительности А. Эйнштейна.

На изменение представлений о пространстве и времени в XIX столетии повлияло создание теории электромагнитного поля (поле существует между зарядами и частицами). Появление в физике понятия «поле», по словам Эйнштейна, явилось «самым важным достижением со времени Ньютона»². Для объяснения физических взаимодействий был предложен принцип близкодействия, согласно которому взаимодействия передаются посредством поля от точки к точке с конечной скоростью.

В конце XIX в. было опровергнуто представление о существовании в мировом пространстве особой субстанции – эфира, в котором распространяются световые волны. Для того чтобы обна­ружить движение Земли относительно эфира, американ­ский физик А. Майкельсон в 1887 г. решил измерить время прохождения светового луча по горизонтальному и верти­кальному направлениям относительно Земли. Согласно ги­потезе светоносного эфира время прохождения света по этим направлениям должно различаться. Однако результат эксперимента показал неизменность скорости света в обо­их направлениях.

Для объяснения результатов эксперимента А. Майкельсона X. Лоренц вывел уравнения, позволяющие вычис­лить сокращение движущихся тел и промежутков време­ни между событиями, которые происходят в зависимости от скорости движения объектов в направлении движения под действием возникающих при этом электромагнитных сил. Преобразования X. Лорен­ца предполагали реальное сокращение тел и промежутков времени. Как показал позднее Эйнштейн, в преобразованиях Лоренца от­ражаются не реальные изменения размеров тел при движении (что можно представить лишь в абсолютном пространстве), а изменения результата измерения в зависимости от движения системы отсчета.

3.

На рубеже XIX-XX вв. в физике произошел кризис, который был связан с невозможностью объяснить новые эмпирические данные с помощью законов и принципов, сформулированных в рамках механической парадигмы. Кризис и последовавшая за ним научная революция способствовали тому, что на смену классической физике, построенной на принципах механики И. Ньютона, пришла новая фундаментальная теория – специальная теория относительности А. Эйнштейна.

Философское значение теории относительности общеизвестно. Когда Эйнштейна попросили объяснить, в чём состоит новизна его теории, но так, чтобы это было понятно даже пятилетнему ребёнку, он ответил: «До меня считали, что если из пространства и времени убрать все тела, то сами пространство и время останутся. Я же доказал, что если мы уберём всю материю из пространства и времени, то тогда исчезнут вместе с ней и пространство, и время».

Пространство и время в реляционной теории понимаются как отношения между материальными телами и процессами, как неразрывно связанные и зависящие от материи и движения. Заслуга Эйнштейна как раз и состояла в том, что он, в отличие от предшественников, сумел показать, как именно связаны пространство и время друг с другом и с движущейся материей, и дать этой связи количественное математическое выражение.

В 1905 г. в работе «К электро­динамике движущихся тел» А. Эйнштейн объяснил резуль­таты опытов А. Майкельсона и изложил основные поло­жения Специальной теории относительности (СТО). Специальная теория относительности стала результатом обобщения и синтеза классической механики Галилея-Ньютона и электродинамики Максвелла-Лоренца. «Она описывает законы всех физических процессов при скоростях движения, близких к скорости света, но без учета поля тяготения. При уменьшении скоростей движения она сводится к классической механике, которая, таким образом, оказывается ее частным случаем»¹. Теория относительности дает более точное по сравнению с классической механикой отображение объективных процессов реальной действительности.

Основные постулаты СТО:

1. Обобщенный принцип относительности (распространен на электромагнитные явления): никакими физическими опытами (механическими, электромагнитными и др.), производимыми внутри данной системы отсчета, нельзя установить различие между состояниями покоя и равномерного прямолиней­ного движения, т.е. все инерциальные системы отсчета равноправны между собой.

2. Принцип инвариантности (неизменности) скорости света: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных системах отсчета.

Скорость света является предельной скоростью распространения материальных взаимодействий и равна 300 000 км/с.¹ Все движущиеся тела на Земле по отношению к скорости света имеют скорость, равную нулю. Например, скорость звука составляет всего лишь 340 м/с.

Ин­вариантность понимается как неизменность физических величин или свойств объектов при переходе от одной системы отсчета к другой. Все законы природы неизменны при переходе от одной инерциальной системы к другой, т.е., находясь внутри инерциальной системы, невозможно обнаружить, движется она или покоится.

Из этих двух принципов – расширенного принципа относительности и постоянства скорости света математи­чески следуют все положения специальной теории относительно­сти. Если скорость света постоянна для всех инерциальных систем, а они все равноправны, то физические величины длины тела, промежутка времени, массы для разных систем отсчета будут различными. Так, длина тела в движущейся системе будет наименьшей по отношению к покоящейся.

Для промежутка времени, длительности какого-либо про­цесса – наоборот. Время будет течь мед­леннее в движущейся системе по отношению к неподвижной, в которой этот процесс будет более быстрым.

Из приведённых выше формул вытекает, что при достижении скорости света масса покоя тела достигает бесконечности, поэтому ни одно тело, имеющее массу покоя, не может двигаться со световой скоростью. Со скоростью света могут двигаться только фотоны – частицы света, не имеющие массы покоя. Размеры такого «светостремительного» тела сокращаются до нуля, а время останавливается, поэтому фотоны, движущиеся со скоростью света, прозвали «вечно молодыми частицами».

Итак, СТО доказала, что не существует абсолютного пространства и времени, они относительны, зависят друг от друга и от движущейся материи. Пространственно-временные свойства тел зависят от скорости их движения – когда скорость приблизительно равна скорости света в вакууме, размеры тел сокращаются в направлении движения, временные процессы замедляются, а масса тел увеличивается.

Все эти эффекты получили не только теоретическое обоснование, но и были подтверждены в экспериментах и наблюдениях. Например, в одном из таких опытов на самолете и на земле установили и синхронизировали одинаковые сверхточные атомные часы, затем самолёт поднялся в воздух и на сверхзвуковой скорости совершил полёт вокруг Земли (разумеется, с дозаправками в воздухе) и приземлился на том же аэродроме, откуда стартовал. При сравнении времени на обоих часах выяснилось, что часы на самолёте стали отставать именно настолько, насколько предсказала теория относительности. Иными словами, время на самолёте шло медленнее, чем на Земле.

Такую же природу имеет и известный парадокс космических близнецов, предложенный Эйнштейном. Согласно парадоксу, один из двадцатилетних братьев-близнецов летит в космос со скоростью, близкой к скорости света, а другой остаётся на Земле. Через 20 земных лет первый близнец возвращается таким же молодым, повзрослевшим всего лишь на один год, и застаёт своего брата сорокалетним, поскольку время для них текло по-разному.

СТО показала, что не существует одновременности в абсолютном смысле, не может быть часов, отсчитывающих единое вселенское время. Как подчеркивает философ А.Г. Спиркин, «одного и того же мгновения для всего мира не может быть. В мире нет единственного «сейчас», разделяющего все прошлые события и события будущего. Каждая система имеет своё «сейчас», свое прошлое и будущее».

В Общей теории относительности (ОТО), или теории тяготения, появившейся в 1916 г., Эйнштейн расширяет принцип относительности, распространяя его и на неинерциальные системы, т.е. системы, движущиеся неравномерно, с ускорением или замедлением, т.е. утверждается инвариантность законов природы в любых системах отсчета – как инерциальных, так и неинерциальных.

Согласно ОТО, струк­тура пространства-времени определяется распределением масс ма­терии. Общая теория относительности связала гравитацию и геометрию пространства-времени: вблизи тяготеющих масс происходит искривление пространства (его отклонение от евклидовой метрики) и замедление хода времени. Чем массивнее тело и выше его плотность, тем больше оно искривляет окружающее его пространство и время и тем большую силу притяжения испытывают соседние тела.

При переходе к космическим масштабам геометрия пространства перестает быть евклидовой и изменяется от одной области к другой, в зависимости от плотности масс в этих областях и их движения. Вводится понятие кривизны пространства и времени, т.е. они оказываются нелинейными (вне законов евклидовой геометрии, а в рамках геометрий Римана и Лобачевского).

Так, евклидова геометрия реализуется на плоскости, Римана – на поверхности сферы, на которой прямая ли­ния выглядит как отрезок дуги большого круга и его центр совпадает с центром сферы. Геометрия Лобачевского осуществляется на так называемой псевдосфере. Поскольку пространство имеет три изме­рения, то для каждой геометрии вводится понятие кривизны про­странства. В евклидовой геометрии кривизна нулевая, у Римана – положительная, у Лобачевского – отрицательная. Различие этих геометрий наглядно изобра­жается на рис. 6.3. В геомет­рии Евклида сумма углов треугольника равна 180°, у Рима­на – она больше, у Лобачевского – меньше (рис. 6.3, а, б, в соот­ветственно).

ОТО также связывает массу и энергию по формуле ΔE = Δm∙c². При любых взаимодействиях изменение полной энергии тела равно произведению изменения массы на квадрат скорости света в вакууме. Масса тела есть мера содержащейся в нем энергии.

Также была экспери­ментально доказана эквивалентность (равенство) тяжелой (гравитационной, т.е. массы, определяющей тяготение тела), и инертной, т.е. определяющей сопротивление тела, действующей на него силе, масс (следствие было отмечено еще Галилеем, что все тела, независимо от их состава и массы, падают в поле тяготения с одним и тем же ускорением g=9,81 м/с²), это следствие третьего закона Ньютона – закона равенства сил действия и противодействия.

Выводы общей теории относительности получили экспериментальное подтверждение после открытия явления красного смещения спектров звезд и отклонения света под действием поля тяготения. Так, вблизи Солнца, обладающего огромной массой в сравнении с массой Земли, происходит искривление светового луча. Но это свидетельствует о том, что скорость света в поле тяготения не может быть постоянной, а изменяется от одного места к другому. Можно сделать вывод о том, что ОТО опровергает СТО, где скорость света является постоянной. Однако, СТО имеет ограниченную область применения и распространяется на область, где можно пренебречь влиянием полей тяготения на явления, и противоречия здесь нет. Также эллипс, по которому вращается ближайшая к Солнцу планета Меркурий, медленнее вращается относительно системы координат, связанной с Солнцем. Это объясняется действием поля тяготения Солнца.

Интересные явления происходят, согласно ОТО, вблизи чёрных дыр, которые создают вокруг себя гигантское поле тяготения. Вблизи черной дыры время течет медленнее, чем вдали от нее. Если удаленный наблюдатель бросит в сторону черной дыры зажженный фонарь, то увидит, как фонарь будет падать все быстрее и быстрее, но затем, приближаясь к поверхности Шварцшильда¹, он начнет замедляться, а его свет будет тускнеть и краснеть (поскольку замедлится темп колебания всех его атомов и молекул). С точки зрения далекого наблюдателя, фонарь практически остановится и станет невидим, так и не сумев пересечь поверхность черной дыры. Но если бы наблюдатель сам прыгнул вместе с фонарем, то он за короткое время пересек бы поверхность Шварцшильда и упал к центру черной дыры, будучи при этом, к сожалению, разорван ее мощными приливными силами.

Теория относительности не запрещает путешествие в прошлое. Согласно СТО при скоростях, близких к световой, длины тел уменьшаются, а течение времени замедляется. Например, фотоны (частицы света) существуют как бы в вечном настоящем. Если скорость превысит световую, то время может течь из будущего в прошлое. Теория относительности утверждает, что скорость света с – предельная скорость во Вселенной, но современная физика допускает превышение скорости света. Рассматривается гипотеза тахионов, для которых скорость света – это нижний порог. Тахионы по отношению к событиям нашего мира движутся в прошлое. Однако сообщение с миром тахионов принципиально невозможно.

Существует также концепция «червячных дыр» Д. Уилера, которая предсказывает существование кратчайших путей во Вселенной, спрямляющих путь в искривленном пространстве. Путь через червячную дыру может совершиться со скоростью, превышающей световую. Также возможность возврата в прошлое рассматривается в некоторых моделях риманова пространства. Астронавт, путешествующий в мире Римана, вернется не только в ту же самую точку пространства, но и времени, т.е. во время старта. Однако допущение возврата в прошлое (по принципу пущенной в обратную сторону киноленты), приводит к парадоксу причинности (вернувшись в прошлое, внук убил там своего деда, когда тот был юным, и не успел еще произвести потомство, тогда внук сам уже не появится в будущем) – это парадокс, т.е. самопротиворечивое событие.

Чтобы избежать парадокса причинности, не затрагивая основ теории относительности, была предложена концепция ветвящейся Вселенной Х. Эверета. Вселенная каждый микромомент ветвится на бесчисленные параллельные микромиры, каждый из которых представляет собой некую допустимую комбинацию микрособытий. Отсюда кредо современной физики: «Все возможное существует». Как говорил А. Эйнштейн, «наши представления о физической реальности никогда не могут быть оконча­тельными».

В физике продолжаются попытки создания альтернативных теорий тяготения и гравитации. Основание для этого дает и сама теория А. Эйнштейна. Например, такие фундаментальные свойства нашего мира, как однонаправленность времени или трехмерность пространства, рассматриваются теорией относительности просто как данность. Их происхождение и материальная основа не объясняются.

4.

В современной науке физическим пространству и време­ни приписываются определенные характеристики. Выделяют универсальные свойства, присущие и пространству, и времени:

- объективность, т.е. независимость от сознания и воли человека;

- всеобщность – эти формы присущи всем без исключения воплощениям материи на любом уровне ее существования;

- неразрывная связь с материей и друг с другом;

- количественная и качественная бесконечность.

У пространства и времени также есть ряд специфических ха­рактеристик. Так, пространству приписываются протяжен­ность, изотропность, однородность, трехмерность. Протя­женность предполагает наличие у каждого материального объекта определенного местоположения. Изотропность оз­начает равномерность всех возможных направлений, т.е. инвариантность физических законов относительно выбора направлений осей координат системы отсчета. Однородность пространства характеризует отсутствие в нем каких-либо выделенных точек, т.е. при переносе в пространстве свойства системы не меняются. Свойства изотропности и однородности пространства являются следствием его симметричности, т.е. независимости от изменения физических условий. Трехмерность описывает тот факт, что положение любого объекта в пространстве может быть определено с помощью трех независимых величин.

Современная наука предполагает возможность существования многомерного пространства. Основания трехмерности наблюдаемого пространства ищутся в струк­туре некоторых фундаментальных процессов, например в строении электромагнитной волны и фундаментальных частиц. Один из российских исследователей Л.М. Гиндилис, утверждает, что мы можем изучать n-мерные миры лишь мысленно, но для нас закрыты воз­можности для их экспериментального изучения. 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 реальности 11 измерений в области микромира в первые моменты рождения нашей Вселенной: 10 – пространственных и одно – временное. Затем из них возникает четырехмерный континуум (лат. continuum – непрерывное, сплошное). Однако, математический анализ показывает, что при п > 4 не могут су­ществовать замкнутые устойчивые орбиты движения тел. Это в свою очередь означает, что планеты должны либо падать на центральное тело в планетной системе, либо уходить в бесконечность, т.е. в многомерных мирах невозможно существование аналогов планетных систем и атомов, а, следовательно, невозможна жизнь. Таким образом, единственное значение параметра п, которое совместимо с существованием жизни во Вселенной, равно 3. Именно этот мир мы и наблюдаем.

ВТОРАЯ КООРДИНАТА ВРЕМЕНИ

Физическому времени приписываются свойства длительности, необратимости, однородности и одномерности. Длительность интерпретируется как продолжительность существования любого материального объекта или процесса. Одномерность означает, что положение объекта во времени описывается единственной величиной. Однородность времени, как и в случае с пространством, свидетельствует об отсутствии каких-либо выделенных фрагментов, т.е. утверждает инвариантность физических законов относительно выбора точки отсчета времени. Необратимость времени, его однонаправленность от прошлого к будущему, скорее всего, связана с необратимостью протекания некоторых фундаментальных процессов и характером законов в квантовой механике. Существует также причинный концепт обоснования необратимости времени, согласно которому, если бы время было обратимо, то причинная связь оказалась бы невозможной.

Для характеристики однонаправленности и необратимости време­ни английский астрофизик А. Эддингтон (1882-1944) в 1928 г. ввел понятие стрелы времени. Оно применимо к описанию 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 трения), а также процессы космической, химической, биологической и психологиче­ской эволюции. При описании этих процессов в современной научной картине мира принято различать три стрелы времени: 1) термодинамиче­скую, 2) психологическую, 3) 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 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 Фридмана-Хаббла, Вселенная расширяется, а не сжимается. По предположению американского физика Р. Дикке, 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 Дикке, пополнение нашей Вселен­ной «новой материей»².

Термодинамическая, психологическая и космологическая стре­лы времени совпадают по направлению, что и создает возможность для существования и развития разумных индивидов.

Пространство и время неразрывно связаны друг с другом, составляют единый четырехмерный пространственно-временной континуум. Кроме того, их свойства напрямую зависят от характера протекающих в них материальных процессов. Идею о едином пространственно-временном континууме в конце XIX в. предложил немецкий математик и философ Г. Минковский, поэтому четырехмерный пространственно-временной континуум называют миром Минковского. В мире положение тела может быть определено с помощью четырех величин: трех пространственных и одной временной.

Такие свойства пространства, как однородность и изотропность, и однородность, как свойство 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 симметрии в 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 микро- и мегапространства. 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 сохранения¹.

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.

5.

В современной науке существуют понятия биологического, психологического и социального пространства и времени. 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 пространство и время характеризуют особен­ности пространственно-временных параметров органической мате­рии: биологическое бытие человеческого индивида, смену видов рас­тительных и животных организмов, их жизнь и смерть. Одним из первых проблему биологического пространства и времени начал ана­лизировать В.И. Вернадский (1863-1945). Специфику биологическо­го пространства он связывал с важнейшим отличительным призна­ком живого – наличием асимметричности пространственной струк­туры органических молекул².

Биологическое время характеризуется цикличностью и отражает протекание годовых, месячных, суточных циклов в живом организме, прежде всего, в организме человека.

Феномен психологического пространства и времени отражает психическую регуляцию движений индивида и его предметных действий. Благодаря действию этого феномена 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.

В наибольшей степени особенности психологического про­странства и времени проявляются в сновидениях – на бессозна­тельном уровне. Впервые систематическое исследование сновиде­ний как основной содержательной структуры психологического пространства предпринял основоположник психоанализа 3игмунд Фрейд (1856-1939).

Фрейд выявил неоднородность психологического пространства сновидений, его асимметрию, символизм, смещение. Одна из особен­ностей психологического времени, на которую указывает Фрейд, – эффект обратимости времени. Бессознательное не зна­ет жизни и смерти, оно живет всевременно, одновременно про­шлым, настоящим и будущим. В процессе экспериментального изу­чения сновидений современной психофизиологией 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 фазы быстрого сна, отчитывается о коротком снови­дении, а разбуженный в конце – о длинном. Психологическое пространство сновидений, степень его эмоциональной окрашенности связаны также с частотой сердечных сокращений и дыхания, электрической активностью кожи в по­следние минуты быстрого сна.

Итак, выделим следующие свойства психологического времени – неравномерность, событийность, антропность, неоднородность.

Психологическое пространство находит проявление в феномене психологической дистанции – интимной, личной, социальной, формальной, публичной, а также в феномене личного пространства («родные стены») и т.п.

Становление человеческого индивида и личности с необходимо­стью включает не только биологический и психологический циклы, но и социальный. Он проходит в рамках социогенез – становления человеческого общества, развития форм социальной организации и духовной жизни. Одновременно идет процесс формирования ново­го феномена – социального пространства и времени. Анализируя этот феномен, немецкий философ Карл Ясперс (1883-1969) выделяет понятия «осевая эпоха» и «осевое время».

Осевая эпоха как особое социальное пространство включает обра­зование нескольких духовных центров человечества, внутренне род­ственных друг другу (Древняя Индия, Древний Китай, Древняя Греция). 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 религиозные и философские учения. Все это происходит в так называемое осевое время, которое представляет собой временные рамки осевой эпохи – период развития человече­ства между 800 и 200 гг. до нашей эры.

Социальное пространство рассматривал и П.А. Сорокин (1889-1968) 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 индивидов.

Наиболее интенсивно проблема социального пространства и со­циального времени стала разрабатываться в науке с начала 1970-х гг. Анализ данной 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, или ис­кусственного символического пространства как совокупности значимостей.

Социальное время – это определенный по длительности период, которым располагает любой социальный объект и общество 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. Социальное время в современный период характеризуется неоднородностью, событийностью, ускорением бега (уплотнением социального времени, что происходит в течение последних веков).

Вопросы для повторения:

1. Проведите сравнительный анализ субстанциальной и реляционной концепций пространства и времени.

2. Закончите высказывание А. Эйнштейна, оценившего значение теории относительности: «Суть такова: раньше считали, что если каким-нибудь чудом все материальные вещи исчезли бы вдруг, то пространство и время остались бы. Согласно же теории относительности...».

3. В чем состоит единство и различие между Специальной и Общей теориями относительности?

4. Что такое пространственно-временной континуум?

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

6. К каким мировоззренческим выводам приводит теория относительности?

7. В чем своеобразие биологического, психологического и социального пространства и времени?