Онтология. Ч.I. Учебное пособие

ТЕМА IV. ФИЛОСОФСКАЯ ОНТОЛОГИЯ И СОВРЕМЕННАЯ НАУКА

4.4. Пространство, время и пространство-время

Идеи современной науки и философии чрезвычайно мощно пронизаны представлениями о пространственно-временном кон- тинууме. В рамках философско-онтологического подхода понятия пространства и времени выражают факт объективно-реального существования пространства и времени как фундаментальных свойств действительности, как атрибутивных свойств бытия.

Развитие новоевропейской науки привело к появлению и про- тивостоянию субстанциальной и реляционной концепций простран- стваивремени. СубстанциальнаяконцепцияНьютонавыражается в постулативности свойств «абсолютного пространства» и «абсо- лютного времени» как ни отчего не зависящих сущностей, т.е. как самостоятельных субстанций. Весомым аргументом для этой кон- цепции была вера в абсолютную значимость геометрии Евклида. Лейбниц же настаивал на реляционном (как отношения) характе- ре свойств пространства и времени и писал: «…ссылаются на при- мер, который встречается как раз в одном из моих доказательств против реального абсолютного пространства, этого идола некото-

рых современных англичан. Я говорю здесь об идоле не в бого- словском, а в философском смысле, как когда-то канцлер Бэкон говорил об idola tribus, idola specus… Я неоднократно подчеркивал, что считаю пространство, так же как и время, чем-то чисто от- носительным: пространство – порядком сосуществования, а вре-

мя – порядком последовательностей… Для опровержения мнения тех, которые считают пространство субстанцией или по крайней мере какой-то абсолютной сущностью, у меня имеется несколько доказательств» [28, с. 441]. Как показало развитие науки ХХ века, характер релятивистских представлений (теория относительно- сти) о пространстве и времени лежит в русле реляционной кон- цепции. ОднаковплотьдоконцаХIХвекаавторитетНьютонаиего идей был в науке господствующим. В философии ХVIII века прин- ципиально новую концепцию пространства и времени разрабо- тал выдающийся немецкий философ Кант. Он, по сути, обосновал возможность и необходимость признания перцептуального (как механизма чувственного восприятия) пространства и времени, характеризуя их как априорные формы чувственного созерцания.

101

В. Н. КНЯЗЕВ. ОНТОЛОГИЯ. ЧАСТЬ I

Современнаянаукаифилософиячрезвычайномощнопрониза- ны представлениями о пространственно-временном континууме (отлат. сontinuum – непрерывное, сплошное). Философско-онтоло- гический подход оперирует понятиями пространства и времени для выражения объективно-реального существования простран- ства и времени как фундаментальных свойств действительно- сти. Специфика использования термина «пространство-время» определяется прежде всего необходимостью теоретического вы- ражения свойств взаимосвязи пространственно-временных отно- шений. Эпистемологически понятие «пространство-время» есть познавательный конструкт, помогающий выражать связь про- странственно-временныххарактеристиккакединогоконтинуума. Научный концепт «пространство-время» совершенно необходим в современной физике и, более широко, в современной научной картине мира.

Сама длительная история развития представлений о про- странстве и времени порождает множество интерпретаций их подлинной природы: отих субъективизации идаже фиктивности до признания их фундаментальными формами бытия материи. Ни философия, ни теоретическая физика не выработала един- ственно верного определения пространства и времени. И все же

ив философии, и в физике эти понятия неизбежно используются. В этой связи я солидарен с размышлением выдающегося матема- тика Г. Вейля (1885–1955), которое он дает в предисловии к сво- ей знаменитой книге «Пространство, время, материя»: «Всякое начало является темным. Именно математику, который строгим

иформальным образом оперирует понятиями своей развитой науки, следует время от времени напоминать о том, что перво- причины вещей лежат в более темных глубинах, чем те, которые они в состоянии постичь своими методами. Задача постижения остается за пределами отдельных наук. Несмотря на обескура- живающую чехарду философских систем, мы не можем отка- заться от ее решения, если не хотим, чтобы знание преврати- лось в бессмысленный хаос» [5, с. 20]. Вейль, безусловно, говорит

означимости философского знания в постижении глубинных смыслов. Здесь хочется напомнить знаменитый афоризм одно-

102

ТЕМА IV. ФИЛОСОФСКАЯ ОНТОЛОГИЯ И СОВРЕМЕННАЯ НАУКА

го из творцов математической теории катастроф Р. Тома: «Чем больше строгости, тем меньше смысла». Физика и философия всегда стремятся к поиску смысла. Именно в этом контексте не- обходимо анализировать взаимосвязь понятий «пространство», «время» и «пространство-время». Их современное естествен- ное сближение особенно выражено во взаимоотношении фило- софии и фундаментальной теоретической физики. В этой связи Ю.С. Владимиров пишет: «Развитие фундаментальной теорети- ческой физики к началу XXI века вплотную сблизилось с мета- физикой – в ней ключевой характер приобретает обсуждение оснований физического мироздания, т.е. того, что лежит “за фи- зикой”, “под физикой” или “над физикой”. Все это испокон веков принято было относить к сфере метафизики». Именно одними из таких физических оснований выступают понятия «простран- ство», «время» и «пространство-время», их глубокая сущность и возможности конструирования.

Следует сразу оговориться, что с нашей точки зрения поня- тие «пространство-время» выполняет настолько значимую роль в современном физическом познании, что физические процессы невозможно описать без его использования. Исторически поня- тие «пространство-время» появилось в начале ХХ века в рамках осмысления Г. Минковским (1864–1909) только что появившейся теории относительности Эйнштейна. Рождение четырехмерного пространственно-временного континуума реализовало чаяния многих знаменитых мыслителей (Г. Лейбниц, И. Кант, Г. Гегель, Э. Мах, А. Пуанкаре, Х. Лоренц и др.) о необходимой связанности свойств пространства и времени.

Прошло более 110 лет с тех пор, как Г. Минковский провозгла- сил: «Отныне пространство само по себе и время само по себе должныполностьюстатьтенямиилишьнекоторыйвидобъедине- нияобоихдолженещесохранитьсамостоятельность». Какилюбое высказывание, эта формулировка выражает лишь часть относи- тельнойистины. Каковжестатусконцепта«пространство-время»? Ведь одна из традиций в физике ХХ века заключается в интерпре- тации «пространства-времени» чуть ли не в статусе абсолютной субстанции и первоосновы мира.

103

В. Н. КНЯЗЕВ. ОНТОЛОГИЯ. ЧАСТЬ I

Макромир, который только и изучался классической наукой, не исчерпывается объектами в классических представлениях о пространстве и времени. Физическая материя по-разному отра- жаетсявразличныхфизическихтеориях: ввидевещества, различ- ных полей, частиц и т.д. Пространство и время как атрибутивные свойства философского понимания материи лишь выявляются в различных физических теориях в виде различных теоретиче- ских структур, воплощенных в евклидовом, римановом, гильбер- товом и так далее пространствах, с учетом их метрических, топо- логических, теоретико-множественныхидругихсвойств. Другими словами, неисчерпаемость свойств и видов физической материи соответствует неисчерпаемости ее различных пространственно- временных свойств.

Пространство-время Минковского представляет собой лишь теоретический образ, физико-математическое понятие, соот- ветственно не обладающее свойством объективной реальности. Так называемая геометрия реального пространства и времени (т.е. метрические и топологические свойства реального простран- ства и времени) определяется свойствами движения материи, ма- териальнымивзаимодействиями. Таккакдвижениеестьсущность времени и пространства (именно эту мысль одним из первых вы- сказал Гегель), то различные виды движений и материальных вза- имодействий определяют соответствующие свойства простран- ства-времени. В частности, пространство-время Минковского отражаетвтеории метрические свойства пространства и времени, обусловленные электромагнитными взаимодействиями.

Пространство-время специальной теории относительности представляется как псевдоевклидово многообразие. Это обстоя- тельство выражает качественное отличие временной координаты от пространственных. Пространственно-временная метрика ин- вариантна по отношению к преобразованиям Лоренца. Из них не- посредственно вытекают кинематические эффекты специальной теории относительности: относительность протяженности и дли- тельности, атакже относительность одновременности.

Кратко изложу господствующую в релятивистской физике интерпретацию статуса пространственно-временных свойств.

104

ТЕМА IV. ФИЛОСОФСКАЯ ОНТОЛОГИЯ И СОВРЕМЕННАЯ НАУКА

Теория относительности, утверждая об абсолютном (в физиче- ском смысле) характере пространственно-временного интервала

впротивоположность относительному (в том же смысле) харак- теру соответственно пространственного и временного интерва- лов, вскрыла конкретный характер связи пространства и времени с движением. При скоростях движения материальных объектов, сравнимых со скоростью света в вакууме, размеры движущихся тел, массы, течение времени зависят от скорости движения этих тел по отношению к той системе отсчета, где они находились

впокое (релятивистские эффекты). Так, например, длина стержня

всистеме, где он покоится, будетотличаться отдлины его в систе- ме отсчета, движущейсяпо отношению к первой с релятивистской скоростью. Относительный покой можно рассматривать как дви- жение с нулевой скоростью. Это утверждается физикой, и филосо- фы должны учитывать это обстоятельство.

Одной из характерных особенностей развития в современ- ной физике эйнштейновской программы геометризации являет- ся использование калибровочного подхода. При этом речь идет неогеометризациифизикивбуквальномсмыслеслова(т.е.полной элиминации физики), а о методе, с помощью которого по метри- ческим итопологическим свойствам некоторой пространственно- временной области объективной действительности судят о струк- туре господствующих в ней материальных взаимодействий; речь идет о подходе, который позволяет описывать структуру господ- ствующих в той или иной пространственно-временной области материальных взаимодействий с помощью структуры соответ- ствующих математических пространств.

Втеории калибровочных полей структуре материальных вза- имодействий ставится в соответствие не структура реального пространства и времени, а структура некоего абстрактного про- странства: геометрическое описание материальных взаимодейст- вий осуществляется в терминах теории расслоенных пространств, пространство-время Минковского (или четырехмерное простран- ство Римана) выступает как база расслоенного пространства, свой- ства которой не зависят от свойств слоя. Геометрическое описание

врамках теории расслоенных пространств может рассматриваться

105

В. Н. КНЯЗЕВ. ОНТОЛОГИЯ. ЧАСТЬ I

лишь как промежуточный этап на пути к подлинной реализации программы Эйнштейна при условии, что дальнейшее развитие физики вскроет, как описываемые таким образом свойства мате- риальных взаимодействий проявляются в соответствующих свой- ствах реального пространства и времени. В последних содержится информация, позволяющая судить о соответствующих свойствах материальных явлений.

Объединенное описание всех четырех типов фундаменталь- ных взаимодействий, которое при этом предлагается, основыва- ется на теории расслоенных пространств с базой – четырехмер- нымпространственно-временнымконтинуумом. Каковаприрода этого континуума? Является ли он пространством-временем Минковского или четырехмерным пространством Римана? Нако- нец, самое главное: какое из этих пространств адекватно пред- ставляет в теории реальные пространство и время? Ответ на эти вопросы зависит от решения вопроса о проявлении свойств гра- витационных взаимодействий в свойствах реального простран- ства и времени. Как известно, большинство физиков считают общую теорию относительности (ОТО) той фундаментальной те- орией, в формализме которой гравитационное поле описывается искривленным четырехмерным пространством-временем Рима- на. Характеристикой гравитации в теории Эйнштейна является тензор кривизны. При этом Эйнштейн так разъясняет свою по- зицию: «Согласно общей теории относительности, метрические свойства пространства-временипричиннонезависятоттого, чем это пространство-время наполнено, но определены этим послед- ним. Это придает континууму метрический неэвклидов характер и приводит к проблемам, чуждым классической теории». Многие из этих проблем снимаются в ходе физической и эпистемологи- ческой интерпретации. Мне представляется, что использование геометрии Римана при построении ОТО в конечном счете реали- зует вполне определенную философскую предпосылку, а именно: физическая материя определяет пространство и время, матери- альные взаимодействия проявляются в соответствующих свой- ствах (метрических, топологических, свойствах симметрии) про- странства и времени.

106

ТЕМА IV. ФИЛОСОФСКАЯ ОНТОЛОГИЯ И СОВРЕМЕННАЯ НАУКА

Обсуждаемый нами вопрос о взаимоотношении геометрии

ифизики наглядно свидетельствует о том, насколько значимы- ми становятся ныне проблемы понимания и интерпретации. Мы сплошь и рядом убеждаемся, что математическое модели- рование реальных природных процессов, их геометризация, за- нимая в силу своей абстрактности и количественной точности особое место в современных теориях, не может заменить собой собственно физического осмысления реальности. При этом ис- тинное соотношение физики и геометрии может быть адекватно выявлено лишь при единстве онтологического и эпистемологи- ческого аспектов.

Наглядным примером этому может служить концепция, раз- рабатываемая современным физиком-теоретиком Ю.С. Влади- мировымввидепрограммыбинарнойгеометрофизики. Втермин «бинарная геометрофизика» заложено, во-первых, то, что теория опирается на бинарные структуры, которые, по сути, представ- ляют собой своеобразные бинарные геометрии, и, во-вторых, сами эти геометрии предлагается положить в фундамент физи- ки и теории физического пространства-времени. В основаниях этойтеории лежат обобщения базовых представлений современ- ной физики. А именно, в основу положены первичные элементы, фундаментальные объекты (проточастицы). В рамках единого формализма этой теории к настоящему времени получен ряд се- рьезных результатов: важнейший из них – оригинальный вывод структуры пространства-времени с тремя пространственными

иодной временной координатой. При этом понятия простран- ства и времени входят в структуру физической теории через по- средство хроногеометрической модели, представляющей собой концептуальное геометрическое пространство, являющееся ин- вариантомпреобразований(абстрактныематематическиеструк- туры, моделирующие реальные пространственно-временные от- ношения). В качестве основных понятий выступают состояния частиц (протообъектов), которые являются, по сути дела транс- цендентными по отношению к наблюдаемому. Этот характер трансцендентности носит в бинарной геометрофизике явный характер, т.е., например, пространство-время здесь не является

107

В. Н. КНЯЗЕВ. ОНТОЛОГИЯ. ЧАСТЬ I

первичным, оно возникает в результате отношений между мно- жествами элементарных объектовтак, что сутьих существования носит надвременной характер.

При этом семантическая интерпретация понятий про- странства и времени физической теории есть выявление их физического смысла (содержательных характеристик); она производится с помощью различных нестрогих, полуфизических- «полуфилософских» (метафизических, в духе Владимирова) по- строений на уровне метатеории, которой в некотором смысле является физическая картина мира. Последняя есть идеальная модель природы, включающая в себя наиболее общие понятия, принципы и гипотезы физики и характеризующая определенный исторический этап ее развития. Онтологический же статус, свя- занный с основными смысловыми свойствами реальности, хроно- геометрическая модель получается путем сопоставления данной объектной области с другой, уже интерпретированной и экспери- ментально проверенной физическойтеорией.

Согласно реляционному подходу, классически-релятивист- ское пространство-время (четырехмерное пространство-время Минковского) – это особый вид отношений, которые моделиру- ют связи материальных объектов. Анализируя естественно-на- учное мировоззрение через призму реляционной концепции, Владимиров выделяет обобщенные категории пространства- времени, допускаемые в следующих миропониманиях. В рамках

физического (теоретико-полевого) миропонимания раскрывается отличный от философского подход к природе пространства- времени на основе взаимосвязи категории пространства-вре- мени и понятия единого поля. В геометрическом миропонима- нии вводится категория, объединяющая пространство-время с категорией полей переносчиков взаимодействий, а не только самих частиц или их категорий. Реляционный подход к приро- де пространства-времени соответствует реляционному миропо- ниманию как способу описания отношений между событиями материального мира.

Следует отметить, что четырехмерность мира означает только то, что элементом физического исследования являются не про-

108

ТЕМА IV. ФИЛОСОФСКАЯ ОНТОЛОГИЯ И СОВРЕМЕННАЯ НАУКА

странственные характеристики отдельно и временны´е отдельно,

аих совокупность. При этом, как писал академик Л.И. Мандель- штам, «если мы говорим, что теория относительности рассуждает о четырехмерном мире, то ничего другого это не означает. Ниче- го мистического, ничего метафизического в этой четырехмерно- сти миратеории относительности нет. Никто никогда нетребовал, чтобыперестроитьвсепространственныепредставления, чтоесли раньшебылтрехмерныймир,тотеперьнужнонаучитьсяпредстав- лять себе четырехмерный». Пространство-время не существует объективно-реально, так как это – понятие, в котором отражается связь между пространством и временем, любое научное понятие есть структурный компоненттеории, вне и независимо оттеории, т.е. объективно-реально – не существует. Конечно, совершенно нельзя сказать, что пространство-время вообще не имеетотноше- ния к реальности. Но оно реально не как пространство и время,

атолькокакотражениевтеорииобщностиихчерт, признаков. По- нятие «пространство-время» по содержанию беднее понятий про- странстваивремени, таккаконо, характеризуяихсосторонытож- дества, отражает общие свойства фундаментальных форм бытия, исключая при этом ряд специфических. Конечно, понятие «про- странство-время» как фундаментальное понятие играет большую роль в науке. Это научная абстракция, выработка которой являет- ся необходимым звеном познания пространства и времени и их взаимосвязи. Однако понятие «пространство-время» не может за- менить философских категорий пространства и времени, в кото- рых отражаются как общие свойства, так и особенности всеобщих форм бытия.

Всамом деле, эволюция науки ХХ века, создавая новейшие теории, раскрывая смысл их фундаментальных идей, привела

кформированию постнеклассическoй научнoй рациональнос- ти. Осознание и анализ возникающих при этом трансформаций фундаментальных физических теорий требуют основательного и последовательного рассмотрения статуса концепта «простран- ство-время» с позиций его нынешнего состояния и даже прогно- зируемого будущего развития. Вследствие этого возникает по- требность эпистемологического и философско-методологического

109

В. Н. КНЯЗЕВ. ОНТОЛОГИЯ. ЧАСТЬ I

анализа данной проблематики. Своеобразным философским аналогом понятия «пространство-время» выступает в культуре и философии ХХ века понятие «хронотоп». Философско-культу- рологическое понятие «хронотоп» выражает свойство единства места, времени и действия в многообразии культурных про- цессов. Разумеется, оно может изучаться философией и наукой через разработку общих понятий и категорий во многом на па- ритетных началах.

Подведем итог. Четырехмерностьмира означает, чтопростран- ственные и временны´е характеристики не являются элементами физического исследования по отдельности, а рассматриваются только в совокупности. Пространство-время – это понятие, отра- жающее связь между пространством и временем. Как любое на- учное понятие, оно является структурным компонентом теории, т.е. объективно-реально не существует. При этом нельзя утверж- дать, что пространство-время вообще не имеет отношения к ре- альности. Оно реально, но лишь как научная обстракция. Данное понятие характеризует пространство и время со стороны их тож- дестваиотражаетобщиесвойстваосновныхформбытия. Какфун- даментальное понятие, «пространство-время» играет важную роль в науке. Выработка подобных понятий чрезвычайно важна дляпознанияпространстваивременииихвзаимосвязи. Приэтом нельзя забывать, что понятие «пространство-время» не тождест- венно философским категориям пространства и времени, следо- вательно, не может их заменить.

Вопросы для контроля

1.В чем вы усматриваете смысл метода принципов в концеп- ции Ньютона?

2.Ваше понимание соотношения понятий «объективная ре- альность» и «физическая реальность», философского пони- мания материи и физических представлений о материи.

3.Объясните мировоззренческую значимость физических представлений отипах фундаментальных взаимодействий.

4. Какова ваша интерпретация понятий «Метагалактика» и «Вселенная»?

110