3. Пространство и время

Все окружающие нас предметы обладают определенными размерами, протяженностью в различных направлениях, перемещаются относительно друг друга или вместе с Землей — по отношению к космическим телам. Точно так же все объекты возникают и изменяются во времени. Пространство и время являются всеобщими формами бытия всех материальных систем и процессов. Не существует объекта, который находился бы вне пространства и времени, как и нет пространства и времени самих по себе, вне движущейся материи.

Мы часто понимаем пространство и время как всеобщие условия существования тел. Такой подход не приводит к ошибкам, пока рассматриваются конкретные тела и системы. Каждая из них существует и движется в пространственной структуре некоторой еще большей по своим размерам системы — Галактики, скоплений галактик и т. д. Возникновение и весь цикл развития малой системы проявляется как определенный отрезок во времени развития большой системы, в которую она входит. Пространство и время последней выступают в качестве условий развития входящих в нее подсистем.

Но понимание пространства и времени как условий бытия становится неправомерным, когда мы переходим к рассмотрению материи в целом. Ведь в таком случае необходимо было бы признать, что помимо материи реально существуют еще пространство и время, в которые как-то «погружена» материя. В прошлом подобный подход приводил к концепции абсолютного пространства и времени как внешних условий бытия материи (И. Ньютон). Пространство рассматривалось как бесконечная пустая протяженность, вмещающая в себя все тела и не зависящая от материи. Абсолютное время в этой концепции рассматривалось как равномерный поток длительности, в которой все возникает и исчезает, но которая сама не зависит ни от каких процессов в мире.

Развитие науки опровергло эти представления. Никакого абсолютного пространства как бесконечной пустой протяженности не существует. Всюду имеется материя в тех или иных формах (вещество, поле и т. д.), а пространство выступает как всеобщее свойство (атрибут) материи. Точно так же нет и абсолютного времени, время всегда неразрывно связано с движением и развитием материи. Пространство и время существуют объективно и независимо от сознания, но вовсе не от материи. Пространство — это такая форма бытия материи, которая выражает ее протяженность и структурность, сосуществование (рядоположен-ность) и взаимодействие элементов в различных материальных системах. Время — форма бытия (или атрибут) материи, характеризующая длительность существования всех объектов и последовательность смены состояний. Все свойства пространства и времени зависят от движения и структурных отношений в материальных системах и должны выводиться из них.

Из свойств пространства и времени можно выделить всеобщие, проявляющиеся на всех известных структурных уровнях материи, и частные, а также особенные, присущие лишь некоторым состояниям материи, и даже отдельным объектам. Всеобщие свойства неразрывно связаны с другими атрибутами материи и диалектическими законами ее бытия. Они представляют для философии первостепенный интерес.

К всеобщим свойствам пространства материи относится прежде протяженность, означающая рядоположенность различных элементов (отрезков, объемов), возможность прибавления к каждому данному элементу некоторого следующего либо уменьшения числа элементов. Пространство без протяженности исключало бы возможность количественного изменения его элементов, а также структурность материальных образований. Именно благодаря тому, что в материальных системах имеют место сосуществующие и взаимодействующие элементы, внутреннее пространство таких систем протяженно. Таким образом, протяженность органически связана со структурностью систем.

К всеобщим свойствам пространства относится его неразрывная связь со временем и с движением материи, зависимость от структурных отношений в материальных системах.

Пространству (точнее, пространственным свойствам материи) присуще единство прерывности и непрерывности, Прерывность относительна и проявляется в раздельном существовании материальных объектов и систем, каждая из которых имеет определенные размеры и границы. Но материальные поля (электромагнитные, гравитационные и др.) непрерывно распределены в пространстве всех систем. Непрерывность пространства проявляется также в пространственном перемещении тел. Тело, движущееся к определенному месту, проходит всю бесконечную последовательность элементов длины между ними. Тем самым пространство обладает связностью, в нем отсутствуют «разрывы».

Пространству присуща трехмерность, которая органически связана со структурностью систем и их движения. Представим себе материальный объект, размерами которого можно пренебречь (материальная точка). Движение такого объекта даст линию — одномерную протяженность. Перемещение линии в перпендикулярном направлении даст плоскость — двумерную протяженность. Перемещение плоскости даст объем — трехмерную протяженность. Если мы будем далее перемещать любым возможным способом объем, то он, как известно, не переходит в пространство большего числа измерений. Три измерения оказываются тем необходимым минимумом, в котором реализуются движения и взаимодействия материальных объектов.

В теории относительности формулируется понятие четырехмерного континуума. Но здесь в качестве четвертого измерения добавляется время, само же пространство считается трехмерным.

С протяженностью пространства тесно связаны метрические отношения, которые выражают структуру связи пространственных элементов, порядок и количественные законы этих связей. Метрические отношения на плоскости, сфере, псевдосфере (фигуре, напоминающей граммофонную трубу) и других поверхностях отражаются в различных типах геометрии — евклидовой и неевклидовой (Лобачевского, Римана). Наличие определенных метрических свойств у пространства относится к числу его всe-общих характеристик.

Из всеобщих свойств времени (точнее, временных отношений в материальных системах) следует отметить его неразрывную связь с пространством и движением материи, длительность, асимметрию, необратимость, нецикличность, единство прерывности и непрерывности, связность, зависимость от структурных отношений в материальных системах.

Длительность выступает как последовательность существования материальных объектов, их сохранение в относительно устойчивой форме. Длительность образуется путем возникновения одного момента времени за другим благодаря конечности скорости изменения любых процессов. Она аналогична протяженности пространства и является следствием сохранения материи и движения. Это сохранение обусловливает также связность времени, отсутствие разрывов в нем, общую и абсолютную непрерывность. Прерывность характеризует лишь время существования конкретных качественных состояний материи, каждое из которых возникает и исчезает, переходя в другие формы. Но составляющие их элементы материи (например, элементарные частицы) могут при этом не возникать и не исчезать, а только менять формы связей, образуя различные тела. В этом смысле прерывность времени существования материй относительна, а непрерывность абсолютна. Выражением этого факта являются законы сохранения материи и ее важнейших свойств.

Асимметрия или однонаправленность времени означает его изменение только от прошлого к будущему, необратимость этого изменения. В пространстве можно двигаться в любых направлениях. Во времени же движение в прошлое невозможно, всякое изменение происходит таким образом, что наступают следующие, будущие моменты времени. Невозможно и абсолютно полное повторение пройденных состояний или циклов изменения. Всякая цикличность относительна, выражает большую или меньшую повторяемость процессов. Но в каждом из циклов всегда есть нечто новое, в силу чего и время всегда необратимо. Эта необратимость времени определяется асимметрией причинно-следственных отношений, общей необратимостью процесса развития материи, в котором всегда появляются новые возможности, качественные состояния и тенденции изменения.

Развитие науки за последние десятилетия пролило новый свет на связь свойств пространства и времени с материальными процессами. Теория относительности доказала, что с возрастанием скорости движения тел относительно уменьшаются их размеры в направлении движения, в них происходит замедление всех процессов (по сравнению с таковыми в состоянии относительного покоя). Замедление процессов происходит также под действием очень мощных гравитационных полей, создаваемых большими скоплениями вещества. В результате этого спектральные линии излучения, испускаемого белыми карликами и квазарами, оказываются смещенными в красную сторону спектра.

Под действием полей тяготения происходит своеобразное «искривление пространства», что проявляется в эффектах искривления световых лучей в гравитационных полях. Если масса и плотность системы достигают достаточно больших значений, то метрика ее пространства изменяется столь сильно, что световые лучи начинают двигаться в ближайшей окрестности по замкнутым линиям. Такой эффект был бы, например, если бы вся масса нашего Солнца была сконцентрирована в шаре диаметром в 2,5 км.

За последние годы в Галактике были обнаружены подобные объекты, возникшие в результате гравитационного коллапса (катастрофически быстрого сжатия вещества). Вначале полагали, что данные объекты (предсказанные в теории и названные «черными дырами») являются абсолютно замкнутыми, поскольку не выпускают излучения. Но затем стало ясно, что они создают статическое гравитационное поле и поглощают из окружающего пространства межзвездную пыль и газ. При падении на данный сверхплотный объект частицы вещества, постоянно сталкиваются между собой, в результате чего возникает мощное рентгеновское излучение, которое и было зарегистрировано земными приборами. Это еще раз доказало, что нет никаких оснований говорить о существовании абсолютно замкнутых в пространстве систем. Во всяком случае, такие системы никак не обнаруживали бы своего существования по отношению к другим телам, и о них мы не могли бы иметь никакой информации. Но тогда исчезают всякие основания для утверждений об их существовании.

К числу всеобщих свойств пространства и времени относится их бесконечность. Поскольку материя абсолютна, несотворима и неуничтожима, она существует вечно, а эта вечность — не что иное, как бесконечность любых интервалов времени (лет, тысячелетий и т. д.). Всякие допущения конечности времени неизбежно ведут к религиозным выводам о сотворении мира и времени богом, что полностью опровергается всеми данными науки и практики.

Бесконечность времени нельзя понимать как неограниченное монотонное существование в одних и тех же формах и состояниях. Материя всегда находилась и будет находиться в неугасающем саморазвитии, которое включает в себя бесконечное возникновение качественно новых форм, состояний, тенденций и законов изменения. Бесконечность времени имеет не только количественный (неограниченная длительность), но и качественный аспект, связанный с историческим развитием материи и ее структурной неисчерпаемостью.

Материя бесконечна и в своих пространственных формах бытия. Из теоретических принципов космологии и современных наблюдательных данных следует, что пространство непосредственно окружающей нас области Вселенной имеет отрицательную кривизну и незамкнуто (средняя плотность вещества составляет примерно 10³¹ г/см). Спектральные линии всех галактик смещены в красную сторону спектра, что свидетельствует об их взаимном удалении друг от друга. Скорость удаления возрастает с расстоянием и достигает у наиболее отдаленных наблюдаемых объектов половины скорости света.

Есть основания считать, что данное расширение является локальным процессом и во Вселенной кроме нашей Метагалактики существует бесчисленное множество других космических систем с самыми различными формами структурной организации и пространственно-временными свойствами. Бесконечность пространства также имеет свои качественные аспекты, связанные со структурной неоднородностью материи.

Процесс познания материального мира включает в себя в качестве важной составной части исследование пространственновременных свойств и отношений тел. Наряду с рассмотренными всеобщими свойствами пространства и времени первостепенное значение имеет познание и частных их свойств. К последним относятся конкретные пространственные формы и размеры материальных систем, продолжительность их существования в единицах земного времени, ритм процессов в системах, метрические свойства, наличие симметрии или асимметрии в структуре системы, отношения пространственного подобия и т. д. Все эти свойства производны от движения и взаимодействия материи.

Исследование пространственно-временных отношений осуществляется в той или иной форме почти всеми науками. Так, в биологии на первый план выдвигаются проблемы ритмов в различных подсистемах живых организмов («биологические часы»), асимметрии в пространственной структуре молекул живого вещества.

В общественной жизни мы наблюдаем убыстрение темпов развития, и в одну и ту же единицу физического времени сейчас укладывается все большее количество научно-технических открытий, социальных изменений. Важнейшая задача десятой пятилетки — повышение качества и эффективности производства и управления, поставленная XXV съездом КПСС, означает повышение производительности труда, достижение тех же самых или лучших результатов в относительно меньшее время с учетом современного уровня развития науки и техники.