7. Пространство и время как формы существования материи.

Важнейшими формами бытия материи являются пространство и время. ___Пространство есть категория для обозначения протяженности и структурности всех материальных объектов. ___Время есть категория для обозначения длительности существования и последовательности смены состояний всех материальных объектов.

Свойства пространства и времени

___Другие свойства пространства и времени можно подразделить на универсальные (всеобщие) и специфичные (всеобщность которых находится под вопросом). ___К универсальным свойствам пространства и времени относятся: » их неразрывная связь друг с другом; • связь с движением материи; • бесконечность. Специфичными характеристиками рассматриваемых форм бытия материи являются: • трехмерность пространства и одномерность времени; • однородность и изотропность пространства и анизотропия времени; • непрерывность пространства и времени на макроуровне. ___Характеристика этих свойств пространства и времени как неуниверсальных не означает, однако, что где-то опытным путем найдены исключения. Но вся логика развития естествознания последнего столетия свидетельствует о том, что подобные открытия — не за горами. К примеру, существуют сильные подозрения, что на глубинных этажах микромира пространство и время прерывны. Полагают, что они, как излучение, «квантованы», т.е. складываются из мельчайших неделимых «порций». Прогнозируемый «квант» пространства может иметь размер порядка 10~33 см (планковская длина, демонстрирующая масштаб проявления квантовых свойств). Соотношение этой длины с размером ядра атома примерно того же порядка, что и соотношение размеров человека и диаметра нашей Галактики. Для времени аналогичная величина составляет 10 ~43 секунд. До реального проникновения в такие масштабы современной науке еще далеко. Но если эта гипотеза когда-либо подтвердится, то философы, наконец, вздохнут с облегчением: апории Зенона Элейского найдут в этом случае свое удовлетворительное разрешение. Конечный отрезок перестанет состоять из бесконечного количества частей. ___Немало сомнений у науки и по поводу универсальности пространства, насчитывающего только три измерения. Уже построено немало теоретических моделей многомерных пространств (в теории супергравитации, например, использованы 11 измерений пространствавремени, из которых 7 — скрытые). Практика же показывает, что то, что возможно чисто теоретически, рано или поздно обнаруживается и в реальности. ___А теоретически возможно многое. В модели «пульсирующей Вселенной» предполагается, что ныне наблюдаемое ее расширение после Большого взрыва в один прекрасный момент сме-нится сжатием. А в описывающих эту фазу ее эволюции математических уравнениях время меняет свой знак с положительного на отрицательный, т.е. как бы «течет вспять». Так что и однонаправленность времени от прошлого к будущему также не считается ныне универсальной характеристикой.

Связь пространства и времени друг с другом и с движением материи ___Универсальные же свойства пространства и времени эмпирически подтверждены более надежно. Хотя и здесь есть немало проблем. Положения о неразрывной связи пространства и времени друг с другом и с движением материи философией материалистического толка были выдвинуты задолго до того, как были получены их естественно-научные доказательства. С философских позиций самоочевидно, что раз пространство и время суть формы бытия материи, то форма не может не быть связанной со своим содержанием. Равно как и разные формы (пространство и время) одного содержания (материи) обязательно должны иметь точки соприкосновения. ___В естествознании же вплоть до начала XX в. превалировала концепция абсолютного (математически истинного) пространства и времени, рассматривавшихся как внешние условия бытия материи. Основные идеи этой концепции в классическом виде были сформулированы еще И. Ньютоном. Абсолютность пространства и времени в этом случае понимается как их самодостаточность или полнейшая независимость от чего бы то ни было. Время в этой концепции рассматривалось как бес-конечный, равномерный, «равнодушный» ко всему поток длительности. А пространство — как некая бесконечная пустая протяженность, пассивное «вместилище» всех материальных тел. И что бы в этом мире ни происходило, какие бы ни случались в нашей Вселенной катаклизмы, пространство и время от этого никак не изменятся. И, сохраняя все свои свойства, продолжат играть роль абсолютной системы отсчета для любых возможных событий. ___Однако появившаяся в начале XX в. теория относительности А. Эйнштейна подвергла радикальному пересмотру традиционные представления о пространстве и времени. Специальная теория относительности (СТО, 1905 г.) объединила их в единое четырехмерное пространственно-временное многообразие (пространство-время). Введя запрет на превышение скорости света, СТО привела к парадоксальным выводам: ввиду принципиального ограничения скорости взаимодействия тел не может существовать единого потока времени для всей Вселенной, так как события, одновременные в одной системе отсчета, будут разновременными в другой. Иначе говоря, не существует самостоятельных, отделенных друг от друга пространства и времени, поскольку каждой системе отсчета (а все они равноправны, выделенных нет) присуще свое разделение событий на прошлые, настоящие и будущие. (Правда, заметить это можно только в очень больших масштабах.) ___Кроме того, СТО установила также зависимость свойств пространства-времени от скорости движения тел. При приближении скорости тела к максимально возможной (световой) пространственные отрезки сокращаются в направлении движения, а временные — напротив, растягиваются, т.е. время как бы замедляется. При этом пространственно-временной интервал, т.е. как бы «сумма» изменений, остается величиной постоянной. Грубо говоря, уменьшение длины как бы «компенсируется» увеличением промежутка времени, и наоборот. В этом и проявляется неразрывная связь пространства и времени друг с другом: изменение свойств одного члена этой пары соответствует строго определенному изменению свойств другого. ___Общая теория относительности (ОТО, 1916 г.) привела к не менее фундаментальному выводу относительно пространства-времени. Его общий смысл таков: метрические свойства пространства-времени определяются распределением и движением тяготеющих масс материи. И наоборот, силы тяготения в каждой точке пространства зависят от его метрики. По сути ОТО — это современная теория тяготения, дающая принципиально иное (по сравнению с И. Ньютоном) понимание гравитации. Смысл его в том, что вещество, в зависимости от его плотности и распределения, искривляет пространственно-временной континуум. А взаимное влияние искривлений пространства, вызываемых массивными телами, и создает эффект гравитационного взаимодействия между ними, т.е. тяготения. ___Таким образом, и в ОТО пространство и время существуют не «сами по себе», а в тесной зависимости от свойств материи. Высокая плотность вещества искривляет пространство (т.е. заставляет световой луч двигаться не по прямой, а по искривленной траектории, которая тем не менее будет кратчайшей) и замедляет течение времени. Сам А. Эйнштейн, когда его однажды попросили кратко изложить суть ОТО, сказал так: «Раньше считали, что если каким-либо чудом все материальные вещи исчезли бы вдруг, то пространство и время остались бы; согласно теории относительности вместе с вещами исчезли бы пространство и время».