5. Пространство и время

Герои многих фантастических романов, совершая космиче- ские путешествия, остаются нередко молодыми, в то время как их сверстники на Земле старятся. Есть ли какая-то доля истины в ссылках авторов таких романов на научные открытия наших дней?

Любой материальный объект занимает какое-то место, на- ходится на каком-то расстоянии от других объектов, обладает какой-то конфигурацией и размерами в трех измерениях. Эти формы сосуществования материальных объектов называют пространственными формами и отношениями, или просто прост- ранство/и. Длительность явления, следование сменяющих друг друга явлений, имеющие лишь одно измерение,— эти формы существования явлений называют временными формами и отно- шениями, или просто временем.

То, что пространственные и временные характеристики мате- риальных явлений независимы от нашего сознания, было в тече- ние тысячелетий в глазах всех мыслителей, убежденных в суще- ствовании материального мира, чем-то само собой разумею- щимся. Основоположник классической немецкой философии И. Кант (1724—1804) тоже не сомневался в объективном суще- ствовании вещей материального мира. Но он оказался первым философом, поставившим под сомнение распространенную уве- ренность в объективном существовании пространственных и вре- менных характеристик материальных вещей. К этому Канта побудили некоторые положения, принятые в науке и философии его времени.

Важнейшие положения той геометрии, которую и теперь изу- чают в школе, были разработаны древними греками и подытоже- ны в «Началах» Евклида (III в. до н. э.). Евклидова геометрия была единственной известной человечеству геометрией вплоть до пер- вой четверти XiX s. В этой связи и во времена Канта господство- вал взгляд, что аксиомы евклидовой геометрии (например, «крат- чайшее расстояние между двумя точками — прямая», «через

58

точку вне прямой можно в той же плоскости провести только одну прямую, параллельную данной») не допускают исключений или исправлений, что они суть всеобщие и необходимые истины, установленные раз и навсегда. Точно так же считались не допус- кающими исправлений и исключений истинами общепринятые суждения о времени. Так, утверждалось, что существует одно- единственное время, которое не зависит от вещей, ибо незави- симо от того, существуют вещи или нет, движутся они или нахо- дятся в покое, оно всегда течет равномерно, не подвергаясь никаким изменениям. Так считал, например, французский фило- соф-материалист П. Гассенди (1592—1655). Наконец, во времена Канта никто не сомневался, что контакт с вещами, опыт — это воздействие вещей на нас, вызывающее у нас определенные впе- чатления, наблюдения (из которых рассудок делает выводы); из наблюдений же нельзя вывести всеобщих положений, законов, не допускающих исключений, поскольку число фактов, подчиняю- щихся такому закону, бесконечно и все их наблюдать невозмож- но. Хотя в течение многих веков, прошедших с момента установ- ления аксиом евклидовой геометрии, человечество накопило огромный опыт, всеобщие суждения о пространстве и времени практически не менялись. Их истинность считалась несомненной, и крупные мыслители еще до Канта заключали, что источником таких суждений является вовсе не опыт.

О том, что свойственно вещам, рассуждал Кант, мы узнаем только из контакта с ними, из опыта. Наши же суждения о прост- ранстве и времени получены не из опыта, а это значит, что их источник не во внешних вещах, а в нас самих, в нашем уме. И Кант заключал: представления о пространстве и времени свой- ственны нашему уму в качестве «форм созерцания», присущих ему до всякого созерцания, до всякого опыта. Никакой опыт невозможен без этих форм, во всяком опыте мы пользуемся ими. Пространство и время — это как бы очки, без которых мы не можем смотреть на вещи. Сквозь зеленые очки все представляет- ся зеленым. Сквозь «очки» пространства и времени все кажется существующим в пространстве и во времени. Но эти «очки» прису- щи нашему сознанию, вне которого нет ни пространства, ни времени.

О том, что представляет собой опыт в действительности, будет рассказано в гл. XIV. Здесь заметим лишь, что опыт отнюдь не сводится к впечатлениям, вызываемым у нас вещами, и к после- дующей их логической обработке. Важнейшую роль в опыте иг- рает воздействие человека на вещи; оно-то и позволяет обосно- вывать всеобщее положение. Что же касается мнения об абсолют- ной истинности общепризнанных в XVIII в. суждений о простран- стве и времени, то в XIX—XX вв. это мнение было опровергнуто. В XIX в. математики открыли геометрии, отличные от евклидовой. Оказалось, что утверждение «через точку вне прямой можно в той же плоскости провести только одну прямую, параллельную данной» неверно в геометрии Н. И. Лобачевского (1792—1856), а

59

утверждение «кротчайшее расстояние между дзумд точками — прямая» несерно в геометрии Б. Римака (1826—1866). 3 XX в. физики нашли латериальные объекты, обладающие пространст- венными фермами, описанными в этих неевклидовых геометриях. Теория относительности внесла глубокие изменения в наши поня- тия о пространстве и времени. Итак, если во времена Канта неизменность наших суждений о времени и пространстве внушала мысль об их внеопытном источнике, то ныне коренные перемены в понимании пространства и времени, связанные с огромным расширением наших знаний, убедительно свидетельствуют, что мы узнаем о них из опыта и что, следовательно, пространственные и временные отношения присущи внешним вещам.

Период XIX—XX вв.— это, как известно, период бурного раз- вития математики и естествознания. 8 математике зслед за метрической геометрией (где эквивалентными признаются лишь равновеликие фигуры) возникает проективная геометрия (где от размеров отвлекаются и для эквивалентности двух фигур доста- точно, чтобы одна была перспективой другой). Число измерений геометрических пространств уже не ограничивается тремя. Соз- дается охватывающая весьма широкий круг явлений топология (где эквивалентные фигуры связываются лишь непрерывным пре- образованием). Наконец, появляются теории, вовсе отвлекаю- щиеся от различий между геометрическими и негеометрически- ми математическими объектами, и вместе с ними очень широкие понятия вроде понятий множества и структуры. Создав чрезвы- чайно общие и отвлеченные теории и понятия, математики, исхо- дя из них, стали строить системы, в которых путем последова- тельного принятия соответствующих ограничений из более широ- ких и общих теорий логически выводятся менее широкие, спе- циальные теории. На основе теории множеств построили учение о всех пространственно подобных отношениях (топологию), за- тем — учение о более близких нашим привычным представлени- ям проективно-пространственных отношениях (проективную гео- метрию) и, наконец, вывели евклидову геометрию, хорошо изве- стную нам из повседневного опыта и из школьного курса. Здесь важно подчеркнуть следующее. Из того, что повседневно наблю- даемые нами пространственные характеристики внешних вещей отражаются в мысленных построениях математиков как послед- нее логическое следствие более общих характеристик вещей (хо- тя некогда первые были исходным пунктом для математиков), вовсе не следует, будто эти пространственные характеристики созданы мышлением математиков, будто сами вещи ими не об- ладают.

Но именно такой вывод делают неопозитивисты. На основе теории множеств, отмечал Р. Карнап, мы строим структуру отно- шений, которая «свободна от нелогических составных частей, определяемых созерцанием и опытом», и создаем топологиче- ское многомерное пространство, где нет ни расстояний, ни пря- мых, Затем мы вводим понятия расстояния и прямой, «свободно»

60

определяя их смысл по своему усмотрению, «опытные факты не могут нас к этому принудить»'. Так получается определенное мет- рическое пространство природы. Следовательно, пространство нашей повседневной жизни и естествознания — это создание нашего ума, ничего общего не имеющее ни с опытом, ни с ве- щами внешнего мира.

Другой неопозитивист, Г. Рейхенбах (1891—1953). полагал,— ссылаясь на то обстоятельство! что в физике одни и те же явления описываются иногда различными теория.·/,;',,— что все теории, включая теории времени, выражают лишь решение уче- ного пользоваться определенным языком, а говорить об объек- тивном существовании временных отношений бессмысленно. Обычно признают, что время течет от прошлого через настоящее к будущему. Но с равным основанием можно считать, что оно течет от будущего к прошлому,— все отличие лишь в языке. «Какой из языков верен..? — задает вопрос Рейхенбах и отвеча- ет: — Это, несомненно, бессмысленный вопрос... Каждый из них так же верен, как и другой»². Языки эквивалентны и не свидетель- ствуют о том, что временные отношения существуют вне нашего сознания.

К такому же выводу приходил, хотя и другим путем, англий- ский философ Дж. Мак-Таггарт (1866—1925). Каждый факт, утверждал он, когда-то был будущим событием, которое стано- вилось все ближе к нам с течением времени. А после того, как оно осуществилось, он стал прошлым. Каждое событие в одни момен- ты является будущим, в другие — настоящим, в третьи — прош- лым. Но каждый из этих моментов — тоже событие, и у него тоже есть моменты будущего, настоящего и прошлого. Эти моменты — тоже события... и так до бесконечности. Получается, что конечное событие содержит бесконечное количество собы- тий. К этому противоречивому выводу приводит, по Мак-Таггарту, признание объективного существования времени. Поскольку же реальное явление не может быть внутренне противоречивым, постольку время существует лишь в нашем сознании; в самой действительности никакого времени нет.

Естественно возникает вопрос: почему живые организмы в состоянии вести себя целенаправленно, лишь сообразуя свои действия с пространственными и временными отношениями, что признают и позитивисты? Один из ученых, присутствовавший при выступлении философа-идеалиста Н. А. Бердяева (1874—1948), вспоминал, что в пылу своих рассуждений о том, что времени не существует, Бердяев взглянул на часы и очень расстроился из-за того, что опоздал на две минуты принять лекарство... И другие философы, отрицающие объективное существование времени и пространства, всегда исходят из их реальности в своей практиче- ской деятельности. Почему же направленные на вещи каждоднев-

¹ Сзгпзр R, Dar Ra'jm. S., 1922. S. 8, 36.

" Рейхенбах Г. Направление времени. М., 1962. С. 209.

61

ные поступки людей достигают цели лишь β той мере, в какой люди (и признающие, и отрицающие реальность времени и про- странства) следуют своим пространственным и временным пред- ставлениям, если этим представлением ничего не отвечает в дей- ствительности? Ни один позитивист не дал удовлетворительного ответа на этот вопрос. А ответ этот заключается в следующем: чтобы биологически целесообразно ориентироваться среди окру- жающих вещей, живые организмы должны сообразовать свои действия со свойствами этих вещей, с присущими последним пространственными и временными характеристиками. Простран- ственные и временные понятия помогают человеку жить (утрата способности к пространственной или временной ориентации яв- ляется одним из самых тяжелых видов заболеваний), ибо они отражают (хотя и приблизительно) объективно существующие в природе пространственные и временные отношения; если б эти понятия были лишь выдумкой, поступки, основанные на них, были бы гибельными.

Из века в век опыт человечества накапливался, науки развива- лись, их понятия об объективной реальности становились все более широкими и отвлеченными. Но чем более общими и более отвлеченными становятся понятия математики и физики, тем точнее они отражают реально существующие временные и прост- ранственные отношения. Именно поэтому современные матема- тика и физика позволяют людям в их воздействиях на природу добиваться таких огромных результатов, какие были немыслимы в прошлом, когда физические и математические понятия не были столь общими, широкими, развитыми.

Итак, хотя выработка временных и пространственных понятий и их изменение осуществляются мыслительной деятельностью людей, расширение опытного материала, побуждающее людей к этой мыслительной деятельности, экспериментальная проверка новых пространственных и временных представлений и их роль в жизни людей, в производстве и технике убедительно подтверж- дают тот взгляд, что эти понятия отражают реально существую- щие пространство и время. Но и среди философов, придерживав- шихся этого взгляда, имелись известные разногласия. В античнос- ти Левкипп, Демокрит, Эпикур (341—270 до н. э.) полагали, что рядом с материей (атомами), отдельно от нее существует пространство (пустота). Напротив, элеаты отрицали существова- ние пустоты, пространства без материи, утверждая, что Вселен- ная сплошь заполнена материей. Последнее утверждение пытался глубже разработать Аристотель, выдвинувший мысль, что прост- ранственные отношения присущи телам, не существуют вне тел. Этой мысли о неотделимости пространства от материи в XVII в. придерживались Р. Декарт и Г. Лейбниц (1646—1716). Что касает- ся времени, то один лишь Лейбниц не соглашался с тем, что время отделено от временных вещей, и доказывал, что оно существует только в последовательном порядке самих вещей. Многие мысли- тели и в древности, и в XVII—XVIII вв. смотрели на время как

62

на внешний по отношению к материи поток длительности, течение которого не могут изменить никакие материальные процессы. В частности, так трактовал время И. Ньютон. Он полагал к тому же, что наряду с абсолютным временем, не зависящим от мате- риальных явлений, происходящих в нем, существует абсолютное пространство, не зависящее от движущихся в нем небесных тел, т. е. пустота. Он не усматривал связи между пространством и временем. Ньютоново понимание времени и пространства ут- вердилось в XVII в. и господствовало до конца XIX в.

Такое понимание пространства и времени подверг критике Ф. Энгельс. В любом понятии, писал он, мы мыслим отдельные стороны (формы, отношения, свойства) какого-то класса объек- тов, отвлекаясь от всех других его сторон. Например, вязкость — свойство, отвлеченное от множества обладающих им тел, чет- вероногость — свойство, отвлеченное от различных обладающих им животных, мстительность — свойство, отвлеченное от людей, им обладающих. Но бывает, что происхождение давно возникше- го понятия забывается и людям начинает казаться, будто свой- ство материальных объектов, мыслимое в понятии, существует самостоятельно, вне объектов, от которых оно отвлечено. Поня- тия пространства и времени созданы путем отвлечения от мате- риальных объектов присущих им временных и пространственных характеристик (длительности и одновременности процессов, раз- меров, конфигурации тел, расстояний между ними и т. п.). Допус- кать, что высота, длина, ширина вещей, а также длительность, последовательность или одновременность материальных процес- сов существуют отдельно от этих вещей и процессов, независимо от них, все равно, что допускать, будто рядом с вязкими телами существует вязкость, отдельно от четвероногих животных суще- ствует четвероногость, независимо от мстительных людей сущест- вует мстительность сама по себе. Пространство и время — формы существования материи, которые, если их рассматривать вне материи, без материи, представляют собой лишь пустые понятия, существующие только в нашей голове. Мы, доказывал Энгельс, конечно, можем мысленно отделить пространственные и временные формы и отношения от материальных объектов и процессов, но вне сознания людей, объективно эти формы и отношения неотделимы от материальных объектов и процессов, ибо никакие формы и отношения не могут существовать вне тех явлений, чьими формами и отношениями они являются. Диалек- тический материализм относит к материи все существующее вне сознания людей. В свете этой его идеи нелепо утверждать, будто рядом с материей существуют время и пространство как нечто отличное от нее.

Ярким подтверждением и конкретизацией этих философских положений явилась теория относительности. Если пространствен- ное положение двух систем относительно друг друга изменяется, одну из них можно принять за систему отчета, а другую рассмат- ривать как движущуюся относительно первой. Согласно специаль-

63

ной теории относительности, два различных события, одновре- менные в системе отсчета, не одновременны в движущейся си- стеме. Процесс в движущейся относительно системы отсчета системе происходит медленнее, чем в системе отсчета. Космо- навт, который слетал бы на Сириус и обратно со скоростью 240 тыс. км в сек, состарился бы при этом на 9 лет, а его сверст- ники на Земле — на 15. Если в движущейся системе имеется не- подвижное относительно нее тело, это тело сокращает свои раз- меры в направлении движения в системе отсчета. Все это значит, что одновременность событий и длина тел зависят от материаль- ных систем, где эти события происходят, а тела находятся.

Согласно специальной теории относительности, формой суще- ствования всех материальных объектов является единое прост- ранство — время, а пространство и время выступают в качестве неразделимых аспектов последнего. События связываются здесь единым пространственно-временным интервалом, величина ко- торого сохраняется для всех систем отсчета. Временной интервал между событиями — лишь одна сторона их пространственно- временной характеристики, сторона, различно проявляющаяся в различных системах отсчета: в одних системах временной интервал короче, в других — длиннее. Так же обстоит дело и с пространственным интервалом — длиной тел.

Неотделимость пространственно-временных форм от материи еще ярче выступает в общей теории относительности, согласно которой структура пространства — времени и ее изменение, с од- ной стороны, распределение и движение материальных масс, с другой, непосредственно обусловливают и определяют друг друга. Неопозитивист Г. Дингль писал, что теория относительно- сти, отклоняя любые попытки приписать материи какое-либо свойство вообще, утверждает, что, например, длина тела опре- деляется только скоростью наблюдателя и вовсе не есть свойство самого тела. «Но это ведь неправильное изложение теории отно- сительности, которая никогда не отказывалась от попыток указать свойства материи...»¹— писал М. Борн, доказывая, что различные размеры тел и временных интервалов в различных системах от- счета — объективно существующие характеристики материаль- ных явлений.

Итак, вначале мы убедились, что нет материи, лишенной временных и пространственных характеристик, нет материи вне пространства и времени. Теперь же мы видим, что нет простран- ства и времени вне материи. Таковы философские выводы, необходимо следующие из современного состояния научных знаний.

Борн М. Физика в жизни моего поколения. С. 274.