Простір і час — форми руху матерії, Детальна інформація

Абсолютні простір І час—поняття абстрактно-теоретичні. Для вимірювання конкретних об'єктів Ньютон вживає поняття відносних простору й часу. Це — міра тривалості, яка базується на повсякденному досвіді та вживається в повсякденному бутті. Відносні простір і час—це емпіричний рівень сприймання абсолютних простору та часу.

Таким чином, у системі Ньютона простір і час відокремлені один від одного й від власного змісту. Вони — абстрактні умови механічного руху. Проте конкретні межі їх застосування були усвідомлені лише в кінці минулого століття, разом із розвитком нової фізики, з появою теорії відносності А. Ейнштейна.

Релятивну концепцію простору та часу розвивав сучасник Ньютона В. Лейбніц, який вважав, що треба це питання пов'язувати з буттям монад—живих, рухомих одиниць, які відтворюють у собі весь всесвіт. Сприймаючи нескінченність зв'язків, монади діють синхронно, в єдиній координаті часу. Ньютонівська концепція «далекодії» у Лейбніца замінюється наперед установленою «гармонією», яка забезпечує досконалість світу. Взаємодія цих монад, за Лейбні-цем, і породжує властивості простору й часу. Простір—це порядок існування, час — порядок послідовностей. Релятивна концепція часу та простору Лейбніца не дістала такого поширення, як концепція Ньютона. Водночас вона показала можливості релятивного підходу до часу та простору, які більш детально розкрила вже сучасна наука.

Значним етапом у вивченні властивостей простору й часу в історії філософії була концепція І. Канта, який включив категорії часу та простору до апріорного механізму пізнавального процесу. Кант вважав, що свідомість не відображає світу, а створює світ явищ. При цьому простір і час постають формами свідомості, які «організовують» чуттєве споглядання й «підводять» його під поняття та судження. Час у Канта постає порожньою формою, як і в Ньютона. але Кант «розміщує» його (час) немовби всередині свідомості й виявляє через нього зовсім інші функції, ніж англійський учений.

Передусім, простір і час у концепції Канта—форми свідомості, завдяки яким остання через свою активність «конструює», створює світ явищ. Згідно з Кантом, «простір є необхідним апріорним уявленням, яке знаходиться в основі всіх зовнішніх споглядань... є... формою всіх виявлень зовнішніх почуттів, тобто суб'єктивною формою чуттєвості, за якої лише й можливі для нас зовнішні споглядання»8. Час, у свою чергу, є «формою внутрішнього почуття, тобто спогляданням нас самих і нашого внутрішнього світу... Час є апріорною умовою всіх явищ взагалі»9. Визначення функцій простору й часу з'являється тому, що зовнішній світ оголошується «річчю-в-собі», таким, що не піддається пізнанню. Тому свідомість і «створює» світ явищ, згідно із своїми «механізмами діяльності».

Концепція Канта — це спроба «змоделювати» функції простору й часу, виходячи з людської діяльності як такої. Проте абсолютизація діяльності призводить до відриву людини від зовнішнього середовища. Кант розпізнав, що людина живе безпосередньо не в світі природи, а в «світі» діяльності. Однак він не збагнув, що це життя є суспільним і має практичну основу. Разом з тим заслуговує на увагу прагнення Канта виявити роль часу у визначенні дійсності.

Справді, опосередковуючи зв'язок між чуттєвістю та розумом, час, згідно з Кантом, лежить в основі так званих «схем», завдяки яким виникає предметність світу через різні судження. Так, «схема є нічим іншим, як апріорним визначенням часу, підпорядкованим правилам» 10. Схема кількості є породженням (синтезом) самого часу в послідовному охопленні предмета; схема якості є «наповненням» часу як синтезу відчуттів і уявлення часу. Так створюється світ досвіду, який ми пізнаємо.

У філософії Канта, згідно з В. Ф. Асмусом, «розум вносить за допомогою «схематизму часу» й відповідно до правил категоріального синтезу єдність у різноманітність чуттєвих споглядань і таким чином немовби породжує природу — щоправда, тільки як предмет знання. Але він породжує не природу як таку, а лише форму знання про природу — оскільки це знання загальне й необхідне. Зміст цього знання, проте, є наслідком для нас «речей-у-собі», суть яких нібито назавжди залишається недоступною для нашого пізнання» п. Кант, таким чином, зробив важливий крок до вивчення ролі часу й простору в діяльності (практиці) людини, суспільства.

Наступний значний крок у розробці даної проблеми належить Гегелю, який вийшов на рівень розуміння історичного процесу як наслідку духовної діяльності самих людей (хоч і пов'язував це з розвитком «абсолютної ідеї»). Безпосередньо про час і простір Гегель розмірковує у «Філософії природи», де природу він розглядає як існуючу в просторі, а не в часі. Протиставлення природи та історії він здійснює шляхом розмежування простору та часу. Історія взагалі, на думку Гогеля, є проявом духу в часі, подібно до того, як ідея (і природа) виявляється в просторі. Цим протиставленням він підкреслює, що природу не можна вимірювати однаковим з історією часом, що е цілком правильним твердженням. Далі, Гегель підходить до думки, що найважливішою формою розвитку історичного процесу є час, а не простір.

Заслугою Гегеля є також розвиток діалектичної концепції простору та часу. «Не в часі все виникає й минає,— підкреслював він,—а сам час є цим становленням, виникненням та зникненням» 12. Час, щільно зв'язаний з простором, взаємодіє з ним (всупереч концепції Ньютона). Минулим і майбутнім часом, на думку Гегеля, є простір, тому що він є часом, який підлягає запереченню, як і навпаки, знятий простір, розвинутий для себе, є часом. Таким чином, Гегель «угадав» взаємодію простору й часу як власних форм практики, праці: час відповідає руху, «процесу» праці, простір — її «матеріалізації» в предметах.

Матеріалістичне розуміння історичного процесу, органічне взаємопроникнення матеріалізму й діалектики стали вирішальною умовою для філософських узагальнень матеріальної єдності світу, розрізнення філософського й конкретно-наукового вивчення властивостей матерії, руху, простору та часу. Насамперед діалектико-матеріалістична філософія наполягає на об'єктивності простору та часу як форм розвитку матерії. «Визнаючи існування об'єктивної реальності, тобто рухомої матерії, незалежно від нашої свідомості,— писав В. І. Ленін,—матеріалізм неминуче повинен визнавати також об'єктивну реальність часу і простору» 13. Як і матерія, простір і час нескінченні. «Саме тому,— підкреслював Ф. Енгельс,—що безконечність є суперечність, вона являє собою безконечний процес, який без кінця розгортається в часі і просторі» 14.

*

.

\x0153

\x1800ть від структурних відношень і процесів розвитку в матеріальних системах; єдність в них перервного й неперервного. Простір і час мають також властивості, притаманні тільки їм. Час— виявляє себе як тривалість, послідовність існування та зміни стану різних систем; одномірність, асиметричність (рух від минулого до майбутнього), необоротність, єдність загального та особливого, неперервності та дискретності. Для простору — це протяжність (як співіснування й рядоустаїювле-ність різних елементів змісту), зв'язність та неперервність разом з відносною псрервністю, тримірність, симетричність, взаємодія загального й особливого. Цілком природно, що як простір зв'язаний із часом і рухом матерії, так і час — з простором.

Отже, простір І час є іманентними формами матерії, що рухається, «формами координації матеріальних процесів та об'єктів. Простір—форма координації співіснуючих матеріальних об'єктів, їх рядоустановленості, зв'язку одного з іншими. Час—форма координації матеріальних процесів, яка полягає в зміні їх стану, тривалості, переході від одних етапів їх розвитку до інших. Інакше кажучи, простір характеризує структурність матерії, стає формою вираження цієї структурності; час характеризує матерію як процес» 15. Таким чином, «співіснування» як ознака простору має свою основу в однопорядковості елементів, з яких він складається в часі. З іншого боку, час виражає «різнопорядковість» простору, тобто існування тут не тільки дійсного, але й можливого.

Ці абстрактні властивості простору та часу — найбільш загальні. Так чи інакше вони виявляються в усіх формах руху. Проте якщо в нижчих формах — механічному, фізичному—вони вбачаються безпосередньо, то в складних— біологічному, особливо соціальному—через значні модифікації. Тут час немовби набуває властивостей простору, а останній розгортається через «координати» часу.

Виокремлення форм руху матерії забезпечує розуміння історичної логіки пізнання простору та часу: від більш простих (механічного руху) до більш складних — простору й часу живих організмів та суспільних систем. Це збігається із загальним напрямом процесу пізнання — від явищ до сутності, від зовнішнього та безпосереднього — до внутрішнього й опосередкованого, від простого до складного.

Зупинимося на тих конкретних рисах, які мають час та простір у світі фізичних, біологічних та соціальних явищ. Саме ці форми руху відкривають щільний зв'язок часу та простору із змістом зазначених форм руху, виявляють їхні функції в розгортанні якісно відмінних процесів у природі та суспільстві.

Розвиток уявлень про час і простір у сучасній фізиці йшов одночасно з ломкою механічної картини світу, тобто із спростуванням концепції Ньютона про «порожні» час і простір як єдино можливі форми руху в природі. Так, уже в 1821 р. О. Фрснель ввів поняття «ефіру» як носія світлових коливань, припускаючи, що ефір — це не «порожнеча», але й не речовина. Більш грунтовно теорія електромагнітного поля досліджена в теорії англійського фізика Д. Максвел-ла. Тут ставиться таке питання: чи рухається ефір? Як узгодити його властивості із властивостями електромагнітного поля? Після кількох десятиліть суперечок експеримент Майкельсона—Морлі, де була поставлена мета виявити рух ефіру відносно Землі, так і не дав якихось певних, значущих результатів.

Досліджуючи ці проблеми, А. Ейнштейн у 1905 р. сформулював свою спеціальну теорію відносності, де відмовлявся від поняття абсолютного спокою, що означало поширення принципу відносності на закони електромагнітних явищ і призводило до суперечності з головним постулатом — припущенням сталості швидкості світла у «порожньому» просторі. Власне цю суперечність і розв'язала концепція Ейнштейна. Він відкрив, що в класичній механіці неадекватно приймався принцип одночасності різних подій як наслідок принципу «далекодії» (поширення подій з миттєвою швидкістю)—головного принципу теорії Ньютона. Але припущення кінцевої швидкості електромагнітних явищ не узгоджувалося з традиційним поняттям одночасності.

Ейнштейн почав досліджувати значення синхронності ходу годинників, розміщених у різних точках простору та нерухомих один відносно інших, на основі принципу близько-дії, який випливає з концепції відносності швидкостей і рухів (в залежності від конкретної системи відліку). Вчений отримав результати, які доводили відносність протяжності та тривалості (тобто скорочення довжини та «уповільнення» часу). Якщо швидкість частки зростає у величинах, які наближаються до швидкості світла, її власний час уповільнюється, а просторова протяжність скорочується: простір і час, отже, безпосередньо «включаються» в зміст частки, стають немовби її властивостями. Простір і час розкрили свою змістовність, необхідність вивчати їх разом із рухом.

Досліджуючи далі отримані результати, Ейнштейн розробляє загальну теорію відносності, яка поширювала принцип відносності на будь-які системи, що рухаються. Відкрилися нові властивості простору, передусім його «кривизна», під впливом сильних гравітаційних полів (цей простір описує геометрія Рімана та Мінковського). Отримані результати підштовхнули до нових досліджень Всесвіту. Як пишуть сучасні дослідники, «просторово-часовий світ ЗТВ (загальної теорії відносності.—М. Б.} є неоднорідним та анізотропним, що наочно свідчить про вплив поля тяжіння на метрику простору-часу... В ЗТВ тяжіння ототожнюється зі викривленням простору-часу, а закон всесвітнього тяжіння фактично виражає нерозривну єдність матерії та простору-часу».

Рівняння тяжіння, які розробив Ейнштейн, розкривають сталу, статичну «модель» Всесвіту, тотожну саму собі. Проте радянський вчений А. А. Фрідман сформулював «динамічну» модель Всесвіту, де речовина рухається під впливом гравітаційних сил. Дійсно, спостереження ефекту «червоного зміщення» кольорового спектра, який вказує на «роз-бігання» галактик, підтверджує правильність наведених положень ФрІдмана. Проте в сучасній космології розглядаються й варіанти нерухомого Всесвіту, хоча більшість астрофізиків і космологів додержуються концепції «великого вибуху»—припущення, що близько 16—18 млрд років тому виникла спостережувана частина Всесвіту, який продовжує «розбігатися» від якогось вірогідного «центру».

Можливість просторової «замкненості» Всесвіту спонукає замислитися над змістом поняття «нескінченність Всесвіту». Йдеться тут не про масштаби простору, а про невичерпність матерії, яка породжує в своєму розвиткові нові властивості та якості. Ця проблема є однією з тих, що зближує дослідження мікросвіту із дослідженням Всесвіту. Як зауважив В. С. Барашенков, «чим далі ми намагаємося зазирнути у Всесвіт, тим глибше застрягаємо в проблемах мікросвіту».

Дійсно, сучасна фізика елементарних часток виявляє межі своїх досліджень через «кванти» простору та часу — відстань приблизно 7Х10-17 см та інтервал часу приблизно 2Х10~27 сек. Дальше заглиблення в мікросвіт відкриває зону загального «кипіння», де зникає різниця між часом та простором. Так, на відстані 10-33 см у вакуумі відбуваються такі бурхливі процеси спонтанного народження й перетворення речовини у випромінювання, що простір стає якимось «кипінням» пор-бульб, які утворюються та миттєво зникають. Інтервали 10""33 см—це сьогодні у фізиці найменші «кванти» простору.

Величезна роль «мікропростору» та «мікрочасу» для вивчення елементарних часток, структури атома тощо. Приблизно з початку 60-х років було доведено, що врахування координат простору-часу дає важливу інформацію про внутрішню структуру часток і зони їхньої взаємодії. Фізики спробували також обгрунтувати твердження про те, що простір матеріальних взаємодій є тримірним. «Виявляється,—пише А. М. Мостепанснко,—що лише у тримірному просторі можливе вирішення хвильового рівняння у вигляді сферичної хвилі. У п'ятивимірному або семивимірному уявному світі сферичні хвилі неодмінно викривлювалися в процесі їх поширення і лише в тривимірному просторі можлива їх докладна передача» 18. Тобто, лише тримірний простір забезпечує передачу інформації без викривлення, що було дуже важливим, насамперед для розвитку живих організмів. Так властивості часу та простору входять у наше знання про Всесвіт та мікросвіт.

Які ж уявлення про час і простір існують у сучасній біології? Одним з перших специфіку біологічного часу та простору відзначив В. І. Вернадський, який вивчав специфіку просторової симетрії живого. Саме на це звертав увагу і М. І. Вавілов, який підкреслював, що без досліджень просторових та часових зв'язків неможливе пізнання ні суті, ні специфіки тварин та рослин. Сучасна біологія всебічно досліджує роль часу та простору в розвитку живої природи. Так, тримірним є розміщення атомів у молекулі; як тримірна гратка виявляється кристалографічна структура клітини. Тримірною є також об'ємна модель ДНК, яку запропонували Д. Уотсон та Ф. Крік.

Значне місце в дослідженні біологічних часу та простору займає проблема симетрії та асиметрії. Як вважають учені, суперечність симетрії та асиметрії визначає (детермінує) розвиток усього живого. Головна причина змін у співвідношенні цих моментів — взаємодія організму та середовища, в процесі якого розвиваються й просторові особливості його існування (реагування на сигнали, розвиток органів чуттів тощо). Якщо перша форма симетрії (як форма кулі) з'явилася разом з першими елементами живого — краплями-кон-церватами, то ускладнення організмів супроводжувалося й ускладненнями зв'язків між симетрією та асиметрією в організації більш складного простору буття цих видів живого. Дослідження свідчать, що симетрія та асиметрія проявляються не тільки на рівні зовнішньої структури організмів, а й на рівні клітин. Так, явна асиметрія характерна для організації білків і нуклеїнових кислот.

Виходячи з поняття симетрії біологічних систем, учені припускають наявність безлічі «співіснуючих» біологічних просторів, які поки що не здатна описати жодна з відомих геометрій (простір клітинних процесів, середовища й організму, історичний простір популяцій тощо).