222_______________________________________

Эйнштейн показал, что введенные Ньютоном абстракции абсо­лютного пространства и абсолютного времени должны быть оставлены и заменены другими. Прежде- всего отметим, что характеристики пространства и времени будут по-разному вы­ступать в системах неподвижных и движущихся относительно друг друга.

Так, если измерить на Земле ракету и установить, что ее длина составляет, к примеру, 40метров, а затем с Земли определить размер той же ракеты, но движущейся с большой скоростью относительно Земли, то окажется, что результат будет меньше 40метров. А если измерить время, текущее на Земле и на ракете, то окажется, что показания часов будут разными. На движущейся с большой скоростью ракете время, по отношению к земному, будет протекать медленнее, и тем медлен­нее, чем выше скорость ракеты, чем больше она будет прибли­жаться к скорости света. Отсюда следуют некоторые отношения, которые с нашей обычной практической точки зрения являются парадоксальными.

Таков так называемый парадокс близнецов. Представим себе братьев-близнецов, один из которых становится космонавтом и отправляется в длительное космическое потушествие, другой остается на Земле. Проходит время. Космический корабль воз­вращается. И между братьями происходит примерно такая бесе­да: «Здравствуй, —говорит остававшийся на Земле, —рад тебя видеть, но почему ты почти совсем не изменился, почему ты такой молодой, ведь с того момента, когда ты улетал, прошло тридцать лет». «Здравствуй, —отвечает космонавт, —и я рад тебя видеть, но почему ты так постарел, ведь я летал всего пять лет». Итак, по земным часам прошло тридцать лет, а по часам космонавтов только пять. Значит, время не течет одинаково во всей Вселенной, его изменения зависят от взаимодействия дви­жущихся систем. Это один из главных выводов теории относи­тельности.

Немецкий математик Г. Минковский, анализируя теорию относительности, пришел к выводу, что следует вообще отка­заться от представления о пространстве и времени как отдельно друг от друга существующих характеристик мира. На самом деле, утверждал Минковский, есть единая форма существования

___________________________________223

материальных объектов, внутри которой пространство и время не могут быть выделены, обособлены. Поэтому нужно понятие, которое выражает это единство. Но когда дело дошло до того, чтобы обозначить это понятие словом, то нового слова не нашлось, и тогда из старых слов образовали новое: «пространст­во-время».

Итак, надо привыкать к тому, что реальные физические процессы происходят в едином пространстве-времени. А само оно, это пространство-время, выступает как единое четырехмер­ное многообразие, три координаты, характеризующие простран­ство, и одна координата, характеризующая время, не могут быть отделены друг от друга. А в целом свойства пространства и времени определяются совокупными воздействиями одних собы­тий на другие. Анализ теории относительности потребовал уточ­нения одного из важнейших философских и физических принци­пов —принципа причинности.

К тому же, теория относительности встретилась с существен­ными трудностями при рассмотрении явления тяготения. Это явление не поддавалось объяснению. Потребовалась большая работа, чтобы преодолеть теоретические трудности. К 1915году А. Эйнштейн разработал «Общую теорию относительности». Эта теория предусматривает более сложную структуру пространст­ва-времени, которая оказывается зависимой от распределения и движения материальных масс. Общая теория относительности стала той основой, на которой в дальнейшем стали строить модели нашей Вселенной. Но об этом позже.

В формировании общего взгляда на мир, традиционно боль­шую роль играла астрономия. Изменения, которые происходили в астрономии в XXвеке, носили поистине революционный характер. Отметим некоторые из таких обстоятельств. Прежде всего, благодаря развитию атомной физики, астрономы узнали, почему светят звезды. Открытие и изучение мира элементарных частиц позволило астрономам построить теории, в которых рас­крывается процесс эволюции звезд, галактик и всей Вселенной. Тысячелетиями существовавшие представления о неизменных звездах навсегда ушли в историю. Развивающаяся Вселенная — вот мир современной астрономии. Дело здесь не только в обще-

224

философских принципах развития, но и в фундаментальных фактах, открывшихся человечеству в XXвеке, в создании новых общефизических теорий, прежде всего общей теории относи­тельности, в новых приборах и новых возможностях наблюдений (радиоастрономия, внеземная астрономия) и, наконец, в том, что человечество осуществило первые шаги в космическое простран­ство.

На основе общей теории относительности стали разрабаты­ваться модели нашей Вселенной. Первая такая модель была создана в 1917году самим Эйнштейном. Однако в дальнейшем было показано, что эта модель имеет недостатки и от нее отказались. Вскоре советский ученый А.А. Фридман (1888— 1925)предложил модель расширяющейся Вселенной. Первона­чально Эйнштейн отверг эту модель, т.к. посчитал, что в ней были ошибочные расчеты. Но в дальнейшем признал, что модель Фридмана в целом достаточно хорошо обоснована.

В 1929году американский астроном Э. Хаббл (1889—1953) открыл наличие так называемого «красного смещения» в спект­рах галактик и сформулировал закон, позволяющий установить скорость движения галактик относительно Земли и расстояние до этих галактик. Так, оказалось, что спиральная туманность в созвездии Андромеды представляет собою галактику, по своим характеристикам близкую к той, в которой находится наша солнечная система, и расстояние до нее относительно неболь­шое, всего лишь 2млн. световых лет.

В 1960году был получен и проанализирован спектр радиога­лактики, которая, как оказалось, удаляется от нас со скоростью138тысяч километров в секунду и находится на расстоянии5миллиардов световых лет. Изучение галактик привело к выво­ду о том, что мы живем в мире разбегающихся галактик, а какой-то шутник, вспомнив, по-видимому, модель Томсона, пред­ложил аналогию с пирогом с изюмом, который находится в духовке и медленно расширяется, так что каждая изюмина-га­лактика удаляется от всех других. Впрочем, сегодня такая аналогия уже не может быть принята, т.к. компьютерный анализ результатов наблюдений галактик приводит к выводу о том, что в известной нам части Вселенной галактики образуют некоторую

225

сетевую или ячеистую структуру. Причем распределение и плот­ности галактик в пространстве существенно отличаются от рас­пределений и плотностей звезд внутри галактик. Так что, по-ви­димому, как галактики, так и их системы следует считать различными уровнями структурной организации материи.

Анализ внутренней взаимной связи между миром «элементар­ных» частиц и структурой Вселенной направил мысль исследо­вателей и по такому пути: «А что было бы, если бы те или другие свойства элементарных частиц отличались от наблюдаемых?» Появилось множество моделей Вселенных, но, кажется, все они оказались одинаковыми в одном —в таких Вселенных нет условий для живого, похожего на тот мир живых, биологических существ, который мы наблюдаем на Земле и к которому сами принадлежим.

Возникла гипотеза «антропной» Вселенной. Это —наша Все­ленная, последовательные этапы развития которой оказывались такими, что создавались предпосылки для возникновения живо­го. Таким образом, астрономия во второй половине XXвека призывает нас посмотреть на самих себя, как на продукт много­миллиардного развития нашей Вселенной. Наш мир —это луч­ший из миров, но не потому, что, согласно Библии, бог создал его таким и увидел сам, что это хорошо, а потому, что в нем сформировались такие отношения внутри систем материальных тел, такие законы их взаимодействия и развития, что в отдель­ных частях этого мира могли сложиться условия для появления жизни, человека и разума. При этом целый ряд событий в истории Земли и солнечной системы можно оценить как «счас­тливые случайности».

Американский астроном Карл Саган предложил наглядную модель развития Вселенной во времени, ориентированную на человека'. Все время существования Вселенной он предложил рассматривать как один бычный земной год. Тогда 1секунда космического года окажется равной 500годам, а весь год — 15миллиардам земных годов. Все начинается с Большого взры­ва, так астрономы называют момент, когда началась история нашей Вселенной.

Мы приводим ее с сокращениями.

226

Большой взрыв Образование галактик Образование солнечной системы Образование Земли Возникновение жизни на Земле Океанский планктон Первые рыбы Первые динозавры Первые млекопитающие Первые птицы Первые приматы Первые гоминиды Первые люди

1января 0ч 0мин 0с10января9сентября14сентября25сентября

18декабря

19декабря24декабря

26декабря

27декабря

29декабря

30декабря

31декабря примерно в 22часа 30минут

Итак, согласно модели Сагана, из целого года развития Все­ленной на нашу человеческую историю приходится всего около полутора часов. Конечно, сразу же возникает вопрос о других «жизнях», о других местах во Вселенной, где могла бы быть жизнь, эта особая форма организации материи.

Наиболее полно проблема жизни во Вселенной поставлена и обсуждена в книге российского ученого И.С. Шкловского (1916—1985)«Вселенная. Жизнь. Разум», шестое издание кото­рой было в 1987году. Большинство исследователей как естест­воиспытателей, так и философов, считают, что и в нашей Галактике, и в других галактиках имеется множество оазисов жизни, что имеются многочисленные внеземные цивилизации. И, естественно, до наступления новой эпохи в астрономии, до начала космической эры на Земле многие считали обитаемыми ближайшие планеты солнечной системы, Марс и Венеру. Однако ни аппараты, посланные к этим планетам, ни американские астронавты, высадившиеся на Луне, не обнаружили никаких признаков живого на этих небесных телах.

Так что нашу планету следует считать единственной обитае­мой планетой солнечной системы. Рассматривая ближайшие к нам звезды в радиусе около 16световых лет, у которых, возмож­но, есть планетные системы, удовлетворяющие некоторым общим критериям возможности возникновения на них жизни, астрономы выделили всего лишь три звезды, вблизи которых

227

могут быть такие планетные системы. В 1976году И.С.Шклов­ский выступил со статьей, явно сенсационной по своей направ­ленности: «О возможной уникальности разумной жизни во Все­ленной»'. С этой гипотезой не соглашаются большинство астро­номов, физиков и философов. Но за последние годы не появилось каких-либо фактов, ее опровергающих, и в то же время не удалось обнаружить каких-либо следов внеземных цивилизаций. Разве что в газетах иногда появляются «свидетельства очевид­цев», установивших прямой контакт с пришельцами из космоса. Но эти «свидетельства» не могут приниматься всерьез.

Философский принцип материального единства мира лежит в основе представлений о единстве физических законов, действу­ющих в нашей Вселенной. Это побуждает искать такие фунда­ментальные связи, посредством которых можно было бы вывести наблюдаемое в опыте многообразие физических явлений и про­цессов. Вскоре после создания общей теории относительности Эйнштейн поставил перед собой задачу объединения электромаг­нитных явлений и гравитации на некоторой единой основе. Задача оказалась настолько трудной, что Эйнштейну не хватило для ее решения всей оставшейся жизни. Проблема осложнилась еще и тем, что в ходе исследования микромира выявились новые, прежде неизвестные взаимосвязи и взаимодействия.

Так что современному физику приходится решать задачу объединения четырех видов взаимодействий: сильного, за счет которого нуклоны стягиваются в атомное ядро; электромагнит­ного, отталкивающего одноименные заряды (или притягивающе­го разноименные); слабого, регистрируемого в процессах радио­активности, и, наконец, гравитационного, определяющего собою взаимодействие тяготеющих масс. Силы этих взаимодействий существенно различны. Если принять за единицу сильное, то электромагнитное будет 10"², слабое —10"⁵, а гравитационное —

Ю-39

Еще в 1919году один немецкий физик предложил Эйнштейну ввести пятое измерение для объединения гравитации и электро­магнетизма. В этом случае оказывалось, что уравнения, которы­ми описывалось пятимерное пространство, совпадают с уравне­ниями Максвелла, описывающими электромагнитное поле. Но

Вопросы философии. 1976. № 9.

228

Эйнштейн не принял эту идею, полагая, что реальный физичес­кий мир является четырехмерным.

Однако трудности, с которыми сталкиваются физики, решая задачу объединения четырех типов взаимодействия, заставляют их возвращаться к идее пространства-времени более высоких измерений. И в 70-х и в 80-х годах физики-теоретики обращались к вычислению такого пространства —времени. Было показано, что в первоначальный момент времени (определяемый невообра­зимо малой величиной —10"⁴³секунды с начала Большого взрыва) пятое измерение локализовалось в области пространст­ва, которое невозможно себе наглядно представить, т.к. радиус этой области определяют в 10"³³сантиметра.

В настоящее время в институте высших исследований в Принстоне (США), где в последние годы своей жизни жил Эйнштейн, работает молодой профессор Эдвард Уиттен, который создал теорию, преодолевающую серьезные теоретические труд­ности, с которыми до сих пор сталкивались квантовая теория и общая теория относительности. Сделать это ему удалось за счет присоединения к известному и наблюдаемому четырехмерному пространству-времени еще... шести измерений.

Таким образом получилось что-то похожее на обычный, но только совсем необычный, десятимерный мир, свойства которого определяют собою весь известный нам мир элементарных частиц и гравитацию, а следовательно, и макромир обычных для нас вещей, и мегамир звезд и галактик. Дело за «малым»: надо найти способ, выражающий переход от 10-мерного к 4-мерному миру. И поскольку пока эта задача не решена, многие физики рассмат­ривают теорию Уиттена как игру воображения, математически безупречную, но не соответствующую реальному миру. Хорошо сознавая всю сложность и необычность теории, получившей название теории струн, Уиттен говорит, что теория струн —это часть физики XXIвека, которая случайно попала в XX.По-види­мому, именно физика XXIвека вынесет свой приговор теории струн, так же как физика XXвынесла его теории относительнос­ти и квантовой теории.

Наука в XXвеке продвинулась так далеко, что многие теории современных ученых, подтвержденные практикой, показались бы просто фантазиями ученым XIXвека и представляются

___________________________ 229

фантастическими большинству людей, которые не связаны с наукой. Это относится и к общефизическим теориям, описываю­щим пространство, время, причинность в разных сферах матери­ального мира, на разных ступенях структурной организации материи и на разных этапах эволюции Вселенной.

Итак, мы видим, что в процессе развития научного познания существенно изменяются, расширяются и усложняются пред­ставления о материи и ее атрибутах: пространстве, времени и движении. На каждом уровне структурной организации материи выявляются свои особенности в движении и взаимодействии объектов, свои специфические формы пространственной органи­зации и хода временных процессов. Поэтому в последнее время все чаще стали обращать внимание на эти особенности и гово­рить о как бы разных «временах» и разных «пространствах»:

пространство-время в физических процессах, пространство и время в биологических процессах, пространство и время в социальных процессах. Но принимать понятия «биологическое время», «социальное время» надо с оговорками. Ведь время — это форма бытия материи, выражающая длительность существо­вания и последовательность смены состояний в любых матери­альных системах, а пространство —это форма бытия материи, характеризующая протяженность, структурность, топологию любых материальных систем. И в этом смысле пространство, время и движение есть столь же общие и абстрактные понятия, как и материя, что, конечно, не исключает специфических условий взаимоотношений в материальных системах различных видов. Так же, как более высокие формы организации надстра­иваются в процессе развития над более простыми, не исключая эти последние, но включая их в себя, так и соответствующие им формы движения, усложняясь, порождают новые виды взаимоот­ношений в этих более сложных материальных системах. Выстра­ивая иерархию систем, мы выделяем прежде всего микромир, макромир и мегамир. А на нашей Земле, кроме того, и мир живых существ, являющихся носителем новой, биологической формы движения материи, и мир человека —общество, с его особенностями и своими специфическими закономерностями.

230