Исаак Ньютон

Приведем другой пример, более общий и для представителей естественных наук, и для гуманитариев. В условиях техногенной

цивилизации большая скорость изменения технических возмож­ностей человека определяет уровень этой цивилизации. Дости­жения НТР, создание глобальной информационной сети, интер­нета, возможность быстрых перемещений человека в простран­стве сокращают большие расстояния, делают мир как бы меньше и тем самым увеличивают скорость «бега» времени, скорость эволюции цивилизации. Сжимая пространство, ускоряем время. Торопя время, уменьшаем мир. Как сказал еще Аристотель: «Медленное делит путь, а быстрое — время».

Такое положение входит в противоречие с биологическим временем человека. И человек не успевает адаптироваться к бы­стро меняющемуся созданному им миру. Скорость развития это­го мира больше скорости осмысления. Тем самым нарушается соответствие культуры и технического прогресса, самой природы человека и «ускоряющегося» общества. Отсюда и стрессы, и кризис культуры, экологические и техногенные катастрофы, экспансия техногенной цивилизации на мир и т.д. Одним из вы­ходов из этого кризиса является расширение пространства, вы­ход человека в Космос как интуитивное его стремление изме­нить ситуацию на Земле. Бесконечные пространства Вселенной уменьшают темп жизни на Земле, и могут исчезнуть кризисные ситуации, стрессы, излишняя активность человека. Бесконеч­ность вызывает неторопливые рассуждения и мудрые поступки. Это хорошо перекликается с мистицизмом Востока, восточными цивилизациями [11], где предполагается, что человек не должен влиять на природу, он «пылинка» этого мира, и понимание его нужно не для преобразования, а лишь для лучшего приспособле­ния к нему. Идея огромного мира порождает идеи традиций глу­боких медитационных размышлений и проникновения в суть ве­щей. В. Овчинников в своей книге «Ветка сакуры» подчеркива­ет, что красота для японцев — только мйг. Или известные нам слова: «Есть только миг между прошлым и будущим, именно он называется жизнь!»

В количественных физических измерениях, как уже говори­лось, вводят понятия координаты и системы отсчета. Мы не бу­дем подробно останавливаться на этих технических для такого курса деталях. Заметим лишь, что существует много систем от­счета, основанных на представлении трехмерности пространст­ва. — прямоугольная (декартова), косоугольная, полярная систе­ма. сферическая и т.д. И, соответственно, можно ввести так на­зываемые обобщенные координаты и рациональную систему

обобщенных координат. Рассмотрим еще два понятия: «степень свободы» и «мировая линия».

Под степенями свободы подразумевается некоторое число неза­висимых координат, которые полностью определяют положение материальной точки как простейшей физической модели в любой системе. Кривая линия, плоскость, пространство и их координа­ты — степени свободы соответственно равны 1, 2, 3. Для матери­альной точки в окружающем нас на уровне макромира простран­стве число степеней свободы 3. Может быть, поэтому мы и гово­рим, что это пространство трехмерно. Заметим, что число степеней свободы для руки человека значительно больше, оно равно 20, и отсюда сложность создания искусственной руки (робота).

В классической физике известно понятие траектории как линии, которую описывает точка при сво­ем движении в пространстве. Если же взять единую пространствен­но-временную систему отсчета, то вместо траектории берется мировая линия (рис. 2.1). Здесь для двумер­ного представления: I — перемен­ное движение точки во времени и пространстве, II — состояние по­коя. Отметим некоторые свойства мировой линии.

• 1. Мировая линия всегда принимается непрерывной. Это утверждение отражает тот экспериментальный факт, что тело, перемещаясь из одной точки в другую или сохраняя состояние покоя, всегда находится в каком-то состоянии и не исчезает не­известно куда и не появляется вновь. Если тело переходит из на­чальной точки мировой линии в конечную, то оно проходит и все промежуточные точки.

• 2. Мировая линия не может иметь резких изломов, где те­ряет смысл понятие производной. Это связано с тем, что тело не может сразу приобрести скорость от нуля до какого-то заданного значения скачком, другими словами, невозможно бесконечно большое ускорение.

• 

  Рис. 2.1. Изображение мировой линии в пространственно-вре­менной системе отсчета

  3. Мировая линия не может самопересекаться. Это свойство обусловлено тем, что события развиваются лишь от прошлого к будущему, как показывает нам повседневный опыт и гуманитар­ный подход к описанию явлений. Известен древний афоризм:

• «В одну реку нельзя войти дважды». На современном уровне это подтверждено наличием направленного хода времени.

Понятие времени является одним из центральных в современ­ном естествознании. Рассмотрим для простоты одномерный слу­чай классической механики. Вспомним известное уравнение дви­жения материальной точки, перемещающейся под действием по­стоянной силы. Для одномерного случая движения вдоль оси X имеем

d²x F dt² ~ т>

где F — сила, приложенная к точке, т — масса точки, х — ее

dx d²x 1 гч

координата, ^ — скорость точки, — ее ускорение³. Это

уравнение выражает второй закон Ньютона.

dx

При начальных условиях (t = 0) х = 0 и = v₀ решение урав­нения движения известно:

F F

х = + v₀t и V= mt+v₀.

Для полной ясности необходимо выбрать начало координат и направление изменения X. Обычно выбирают положительное направление оси X слева направо, что, естественно, произвольно и относительно.

В уравнение движения дифференциал времени dt входит в квадрате. Значит, величина d²x/dt² не будет изменяться при за­мене dt на —dt. В этом случае основное уравнение движения, как говорят в физике, инвариантно, т.е. не изменяется относительно смены знака времени. Точно так же, если в определенных значе­ниях х и v в решении уравнения движения поменять знак t, то эти значения х и v будут описывать как движение в одном на­правлении, так и в противоположном. Если t изменяется от 0 до ~t, то dt < 0 и тогда v надо считать отрицательной величиной. Значит, можно сказать, что движение с отрицательным време­нем полностью эквивалентно движению с положительным вре­менем. Таким образом, классическая механика не устанавливает знака времени, и, следовательно, движение обратимо. Поэтому формально в равной степени возможны события, происходящие как от прошлого к будущему, так и от будущего к прошлому. Например, если мы будем осуществлять в обратном направлении «прокрутку» кинопленки или видеозаписи, на которой снято пе­ремещение точки в таком движении, то не сможем отличить прямого хода времени от обратного.