В.И.Ленин подчёркивал, что человеческие представления и понятия о Пространстве и Времени абсолютны и относительны одновременно. Их абсолютность связана с признанием объективной реальности Пространства и Времени как основных форм существования движущейся материи, а их относительность выражается в том, что человеческие представления о Пространстве и Времени историчны, неполны, изменчивы, зависят от естественнонаучных данных о свойствах Пространства и Времени. Нелишне добавить, что наши представления о Пространстве и Времени постоянно изменяются, особенно в настоящее время в связи с достижениями науки.
Академик В.А.Фок писал: "К научному, физическому понятию пространства и времени можно подойти, выделив путём абстракции в соотношениях между событиями материального мира пространственно-временную сторону". Первые научные понятия Пространства и Времени мы находим в классической физике.
В ньютоновской механике Пространство и Время рассматриваются как объективные формы существования материи, но в отрыве друг от друга и от движения материальных тел. Ньютон полагал, что тела и их движение не оказывают никакого влияния на течение Времени и на свойства Пространства. Такая точка зрения на Пространство и Время ведёт к признанию возможности мгновенной передачи взаимодействия между телами, к мысли о том, что любое явление может быть причиной любого другого, независимо от пространственного и временного интервала между ними. В привычных нам условиях нашего Пространства-Времени реальное взаимодействие тел не может передаваться мгновенно. Оно может передаваться только от одного объекта к другому за определённый промежуток времени и в определённом пространственном интервале. Поэтому признание возможности мгновенной передачи взаимодействия между телами, вытекающее из признания безотносительности Пространства и Времени к движению тел, являлось серьёзным методологическим затруднением в классической механике и преодоление этой трудности связано с созданием теории относительности.
Как известно, СТО покоится на двух постулатах:
- постоянство скорости света в вакууме;
- во всех инерциальных системах координат законы природы находятся в согласии. Это положение именуется в некоторых источниках "специальным принципом относительности".
Теория относительности показала ограниченность взгляда классической механики на Пространство и Время как на абсолютные, не связанные друг с другом и с движением материальных тел, показала, что абсолютного пространства в смысле безотносительности к движению материальных тел не существует. Тем самым она подтвердила и конкретизировала положение диалектического материализма о Пространстве и Времени как о формах существования движущейся материи, о связи их определенных свойств друг с другом.
Вокруг теории относительности с момента её возникновения идёт острая борьба между материализмом и идеализмом. Идеалисты при этом проводят мысль о непознаваемости мира, о субъективности научного знания, торжестве духа над материей. Так, например, английский философ Уилдон Кэр утверждает, что "до сего времени было трудно найти место для духа в объективной системе природы. Но когда реальность берётся как определённое число, что принуждает нас делать теория относительности, тогда наблюдатель неотделим от того, что он наблюдает, а дух - от своего объекта. Следовательно, более не оспаривается первенство духа над материей".
Подобные утверждения часто встречаются как в работах философов-идеалистов, так и в трудах некоторых физиков. В свою очередь, в критике идеалистических выводов из теории относительности принимает участие ленинский анализ диалектики понятий "абсолютное" и "относительное". Абсолютной в физике называется такая физическая величина, которая не зависит от системы отсчёта, а относительной - такая, которая зависит от неё. Идеалисты, по мнению материалистов, заменяют философское (диалектико-материалистическое) содержание понятий "абсолютное" и "относительное" физическим и утверждают, что поскольку координаты частицы, её скорость всегда останутся сугубо относительными величинами (в физическом смысле!), т.е. они никогда не превратятся даже приближенно в абсолютные величины, то они якобы никогда не смогут даже приблизительно отражать абсолютную истину (в философском смысле). По материалистическим же понятиям, координата и скорость, совершенно не обладая абсолютным характером (в физическом смысле), являются средствами приближения к абсолютной истине в марксистском смысле.
СТО устанавливает относительный характер Пространства и Времени (в физическом смысле), современные же идеалисты истолковывают это как отрицание СТО объективного характера Пространства и Времени. Относительный характер одновременности и последовательности, вытекающий из относительности Времени, идеалисты пытаются использовать для отрицания необходимого характера причинной связи. В диалектико-материалистическом понимании и классические представления СТО есть относительные истины, включающие в себя элементы абсолютной истины. Утверждая абсолютный (в физическом смысле) характер пространственного и временного интервала СТО также показала момент абсолютного (в философском смысле), который заключается во Времени и Пространстве как формах существования движущейся материи. Утверждая постоянный универсальный характер скорости света в вакууме, СТО вскрыла конкретный характер связи Пространства и Времени с движением. Считая, что скорость света есть предельная скорость передачи взаимодействия (что сейчас под вопросом), она показывала, что причинная связь между явлениями не может осуществляться вне зависимости от определённой координации этих явлений в Пространстве и Времени. Только те явления могут быть причинно связаны, которые находятся в определённой временной и пространственной зависимости. Мерой этой зависимости является скорость света в вакууме. Два события могут быть причинно связаны только в том случае, если луч света за промежуток времени между этими событиями проходит расстояние большее, чем расстояние между этими событиями, или, по крайней мере, равное ему. В противном случае эти события не могут быть причинно связанными в силу больших расстояний и малых промежутков времени. Причинная связь могла бы иметь в этом случае место, если бы перенос взаимодействия между телами осуществлялся мгновенно; иными словами, если бы материальные процессы не координировались в Пространстве и Времени. Позже вопрос взаимозависимости Времени и причинно-следственных рассмотрел и развил советский физик-астроном Н.А.Козырев, о котором стоит упомянуть отдельно...
Однако, вернёмся к СТО. Также она вскрыла конкретные количественные закономерности, которые связывают изменения отдельно взятых пространственных и временных масштабов физических явлений со скоростью относительного движения соответствующих материальных объектов и систем отсчётов. Иными словами, было теоретически предсказано (а затем экспериментально доказано), что при околосветовых скоростях движения материальных тел (не излучений) размеры и массы тел, а главное - скорость течения Времени изменяется по сравнению с теми, что имели место в покоящейся системе.
В СТО взаимосвязь Пространства и Времени отражается математическим понятием четырёхмерного континуума (т.е. непрерывного множества точек), где роль четвёртой координаты играет Время. Положение тел в четырёхмерном Пространстве (событие) определяется четырьмя величинами, образующими интервал (расстояние), остающийся неизменным (инвариантным) при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой...
П.Дирак, П.Иордан и Ф.Дике высказали идею об изменении постоянной тяготения - k - во времени (k=1/t). Следствием этой гипотезы является предположение о том, что сила тяготения убывает со временем. В этом случае важные константы физики элементарных частиц, такие, как фермиевская постоянная слабой связи, зоммерфельдовская постоянная тонкой структуры, должны также меняться со временем. Изменение a=1/137 со временем привело бы также к сдвигу ядерных уровней, а это вызвало бы изменения во времени жизни метеоритов и различных горных пород. Анализ значений этих постоянных, проведённый советским физиком И.Л.Розенталем, привёл его к выводу, что "изменение одной из функциональных постоянных при неизменности остальных (так же, как и при сохранении всех физических законов) приводит к существенному качественному следствию невозможности существования основных устойчивых связанных состояний: ядер, атомов, звёзд и галактик". Этот вывод имеет большое философское значение. Автор далее подчёркивает, что наши основные физические закономерности, также как и численные значения фундаментальных постоянных, являются не только достаточными, но и необходимыми для существования основных состояний материи, полей, вещества (а значит и жизни!). Иначе говоря, если изменить в физике значение фундаментальных постоянных в пределах порядка, то должны не только произойти незначительные количественные изменения в физической картине мира, но и станет невозможным существование основных объектов природы. Итак, назовём вещи своими именами - жизнь во Вселенной (в известной нам форме) возможна только при существующей сейчас скорости нашего Времени; если бы это значение изменилось - Вселенная могла бы вообще не возникнуть! И некому было бы рассуждать о философском значении Времени?..
БЛИЖАЙШИЕ И ОТДАЛЁННЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ ИЗУЧЕНИЯ ВРЕМЕНИ
Как ни странно, но разговор о ближайших перспективах науки о Времени можно было бы начать также с уже упоминавшегося Эйнштейна. Действительно, нам одинаково важны не только его теоретические предсказания о физических свойствах Времени, но и его оставшийся незаконченным и нерассекреченным до сего дня эксперимент по приданию боевому кораблю свойства радионевидимости (опыт известен под именем "Филадельфийского эксперимента"). При проведении эксперимента исследователи впервые столкнулись с так до конца и не понятыми эффектами искривления Пространства-Времени под воздействием сильных магнитных полей. Данный случай можно считать первой попыткой изучения Времени непассивным способом, хотя в нашем веке были известны и другие практические эксперименты, в которых физика Времени исследовалась косвенным методом.
Так, известны и другие открытия ранее неизвестных свойств Времени. Пока не совсем понятно какие выводы могут последовать вслед за важными работами Е.С.Фёдорова и Бутлерова, доказавших, что на свойства Пространства-Времени помимо всего прочего оказывают влияние и материальные тела с любой физической и химической структурой. Известно также, что и физико-химические свойства веществ в свою очередь зависят от взаимного пространственного расположения атомов, т.е. от свойств Пространства-Времени на микроуровне. До сих пор так и не были исследованы в полном объёме свойства, которые приобретают атомы и молекулы при попадании в области с изменённой скоростью Времени...
Следующим человеком, который попытался по-новому взглянуть на физику Времени был упоминавшийся уже профессор астрономии Н.А.Козырев. Причём, он ставил перед собой целью именно прямое, не косвенное изучение физики Времени. Он же впервые задался целью создать лабораторные установки, способные влиять на ход Времени. В отдельных опытах с гироскопами внутри вибрационных систем ему удалось добиться незначительного изменения в привычной скорости Времени (в 1989 году опыт на новом уровне был повторен японскими физиками Х.Хаясака и С.Такеучи). Эффект экранировки от земного Времени удалось получить с помощью целой системы зеркал (опыт был многократно подтверждён и до сих пор используется в исследованиях новосибирским академиком В.П.Казначеевым и его коллегами).
Но самых потрясающих результатов Козырев добился при регистрации излучений, приходящих от других звёзд. Вначале при изучении звезды Арктур (а впоследствии и на других звёздных телах) было обнаружено, что помимо обычных "нормальных" фотонов, движущихся со скоростями света от звезд приходят и "незаконные" излучения, движущиеся мгновенно и даже против обычного хода Времени. Как известно, обычные фотоны приходят к нам из тех точек, где звёзды находились столько лет назад, сколько световых лет отделяет от нас каждую данную звезду. Эти же "незаконные" фотоны (внешне неотличимые от обычных) многократно регистрировались Козыревым и другими астрономами в точках, где искомый объект наблюдения находится в настоящее время и в точке, где он будет через такой промежуток времени, какой понадобится излучению для прохождения всего расстояния от объекта до Земли. Налицо - эффект протекания Времени в космосе в противоположном по отношению к привычному нам направлению. Несколько позже появились и предпосылки к тому, чтобы теоретически обосновать факт течения Времени из Будущего в Прошлое. Мало того, и на Земле в 80-90-х годах с помощью самого совершенного приборного обеспечения были обнаружены места, где существует вероятность неравновесного протекания и даже инверсии Времени.
Понятие инверсии Времени - прежде было лишь удобным гносеологическим приёмом, предназначенным для рассмотрения отдельных физических процессов, ещё недостаточно хорошо исследованный нашими философами. Тем не менее, попытки истолковать инверсию времени как обратное течение времени (от Настоящего в Прошлое), вызывают у большинства современных учёных серьёзные возражения. Подобное истолкование этой проблемы, по их мнению, противоречит принципу причинности. Можно с уверенностью утверждать, что направление течения процессов в природе не зависит от сознания познающих субъектов и носит объективный характер, однако причину асимметричности Времени всё ещё предстоит выяснить. Отдельно требуется остановиться и на вопросе возможного нарушения принципа причинности.
ПАРАДОКСЫ ВРЕМЕНИ И ПРИНЦИП ПРИЧИННОСТИ
Удивительно, но факт: законам физики и принципу причинности противоречат практически все(!) недавно открытые свойства Времени. Напомним, что фундаментальный принцип причинности, в незыблемости которого мы многократно убеждались, в простейшем изложении звучит так: ни одно событие не происходит беспричинно и все события происходят позже причин, их вызвавших. В интерпретации Козырева это правило звучит следующим образом: Событие-причина всегда отделено от события-следствия отличными от нуля "положительными" пространственными и временными отрезками.
Но в том то всё и дело, что этот незыблемый принцип будет выполним только для классического ньютоновского Времени или для нашего "бытового" времени, обладающего привычными нам свойствами: однонаправленность, постоянство в скорости, непрерывность, кроме того, на Время не должно оказывать никакого влияния место и время измерения, природные явления, наличие какой-то техники или людей поблизости и т.д. Но, уже эйштейновская теория внесла серьёзные коррективы в устоявшиеся стереотипные представления о природе Времени, а последующие работы других учёных не оставили неопровергнутым ни один из упомянутых стереотипов. Мало того, что теоретики (в числе которых известные физики Фрэнк Типлер, Джон Уилер, Торн, Хоукинг, Новиков, Фролов) подтвердили вероятность течения Времени из Будущего в Прошлое, их работы подтвердили также и принципиальную возможность построения машины времени для перемещения во Времени... И при всём при этом, ведущие учёные не забывали добавлять, что описанные действия на практике вряд ли будут использованы вследствие того, что... нарушают принципы причинности.
Не вдаваясь в описание физических формул, попытаемся проиллюстрировать кризис в науке о Времени примером, приводимым во многих самых серьёзных научных трактатах (Мартин Гарднер, Хилари Патнам, Сэм Московитц, Хью Эверетт, Нед Блок...) и одновременно в самых несерьёзных фантастических рассказах. Представим себе, что некий путешественник во Времени отправляется в Прошлое, где встречается со своим дедушкой и расстраивает его свадьбу (иногда для большего драматизма предлагается ...убить дедушку). Не будет свадьбы - не родятся дети, не родятся дети - не родятся внуки, не родится и сам путешественник во Времени. Но если хронопутешественник не родится - то кто же расстроит свадьбу!? Значит, свадьбу никто не расстроил? Но тогда значит, что внук-путешественник родится! Значит... получается замкнутый круг, в котором каждый из вариантов нарушает принцип причинности! Ещё более запутанным будет выглядеть парадокс, если путешественнику вздумается жениться на собственной бабушке или убить самого себя во младенчестве... Фантасты ( Уэллс, Брэдбери, Браун, Шекли, Саймак, Лаумер, Силверберг, Нортон, Ломер, Шоу, Кунц ...) пытались выпутаться из создавшегося парадокса по-разному, придумывая разнообразные законы, правила и исключения из правил (автор насчитал в общей сложности до двух десятков таких приёмов в разных произведениях), но ни один из предложенных выходов из тупика не выдерживает даже элементарной проверки на логику.
Искусственность подобных законов понимали и физики, по крайней мере ни один из них на суд общественности так и не представил собственного объяснения парадокса. Исключениями можно назвать попытку группы американских физиков посредством дискуссии разрешить проблему на страницах газеты ("Дейли телеграф" 21.09.1994), где при всеобщем согласии было решено: изменения Времени, путешествия во Времени возможны... но для этого необходимы чудовищно большие энергии, настолько большие, что говорить и обсуждать данную проблему сейчас не имеет смысла. Однако, как мы знаем, физики-теоретики и философы подобную попытку "решения" проблемы назвали бы лишь уходом от проблемы. Надо ли говорить, что подобным кризисом логики просто не могли не воспользоваться (как и в периоды прежних кризисов в естествознании) сторонники крайнего идеализма...
Разгадка, однако, лежала на поверхности. Говоря точнее - на трёхмерной поверхности. Предположения о том, что наш мир не ограничен рамками 4-мерного Пространства-Времени, выдвигались многократно, доказательств существования N-мерных пространств (где N>4) также выдвигалось множество. Мало того, для всех сложных физических расчётов как раз проще было бы рассматривать наш мир как мир с большим числом мерностей! Ещё несколько десятилетий назад выдающийся советский физик и авиаконструктор Роберт Бартини теоретически доказал существование у Времени 3-х измерений (также, как и у Пространства). Последующие практические опыты блестяще подтвердили эти догадки, вычисленные "на кончике пера", и 3 измерения Времени получили соответствующие трактования.