Понятие «время» пронизывает и повседневный быт, и технику, и
культуру, и все бытие; мало можно найти в мире идей, которые так или
иначе не связаны со временем.
Многие проблемы естествознания
также связаны с проблемами времени. Среди них — само происхождение
течения времени: что течет в нашем мире, что заставляет нас постоянно
меняться?
Почему фундаментальные уравнения физики обратимы во времени, а реальные процессы мира явно необратимы?
Как
в наш мир приходит новое, почему он изменяется? Откуда происходит
новое? Конечно, происхождение становления — это проблема не только
естествознания, но, тем не менее, и естествознание должно внести вклад
в ее разрешение.
Откуда в науке берутся фундаментальные
уравнения? Такие уравнения носят имена их гениальных создателей —
например, Ньютона, Максвелла, Эйнштейна — и лежат в основе точного
знания. А что делать в тех областях знания, где эти уравнения пока не
угаданы и не родился еще подобный гений, а без нужных уравнений не
удается работать «строго»? Может быть, не угадывать, а выводить эти
фундаментальные уравнения? То, что мы называем законами изменчивости,
уравнениями обобщенного движения, фактически есть способ описания
изменчивости интересующего нас фрагмента реальности с помощью
привычной, известной нам эталонной изменчивости, например, с помощью
физических часов. И от того, насколько правильно мы
сможем
описать эту изменчивость, насколько угадаем способ ее измерения,
зависит возможность угадать или увидеть уравнения, которые нас
интересуют.
Среди интересующих нас проблем — и та, насколько
неизбежна тепловая смерть мира. Если наш мир изолирован и в нем
действует второй закон термодинамики, то пройдет несколько сотен
миллиардов лет, и во Вселенной не будет ничего, кроме многочисленных
электронов и нейтронов, рассеянных на огромных пространствах; все
придет к равновесию. Но готовы ли мы внутренне с этим согласиться?
Еще
одна проблема в том, что естествознание и гуманитарные науки имеют дело
не со временем, а с временами: есть время психологическое,
астрономическое, физическое, биологическое, географическое. Откуда
берутся такие специализированные «дисциплинарные» времена? Имеют ли они
право на существование, или все-таки время универсально?
Обратим
внимание на отношение к времени в нынешнем естествознании, причем не в
формализованной его части, а в той, что называют парадигмой. В
парадигму входят не высказываемые явно, но существующие предпосылки,
верования, символы нашей приверженности той или другой школе, то, без
чего, тем не менее, никакая наука, самая строгая и точная, не
существует. В нынешней парадигме ко времени относятся скорее как к
предмету философии, а не как к объекту естествознания. Считается, что
время — исходное и неопределяемое понятие. Такой подход — не
недостаток, потому что любая наука не может строиться на пустом месте,
она всегда начинается с каких-то исходных, неопределяемых понятий. Но,
строго говоря, раз в науках время — такое исходное и неопределяемое
понятие, то мы не можем обсуждать его свойства, нам не о чем
дискутировать, потому что все, что мы знаем о времени, спрятано в нашей
интуиции, а о символах веры и интуиции бессмысленно спорить, это уже не
предмет науки.
* * *
Проведем краткий экскурс в
естествознание столетней давности и посмотрим, какие вехи были связаны
с развитием представлений о времени и постепенно приводили к
расшатыванию привычной парадигмы.
Одна из вех — это работы
Людвига Больцмана, который хотел установить мостик между необратимостью
уравнений статистической физики и обратимостью фундаментальных
уравнений механики. То есть в работах Л. Больцмана был поставлен
вопрос, обратимо ли время в физике.
Следующая веха — работы
Альберта Эйнштейна по согласованию законов преобразования скоростей в
классической механике и законов распространения света. Чтобы сделать
это, оказалось достаточным ввести новые представления о времени, а
именно новый способ измерения одновременности событий, которые удалены
друг от друга. И поскольку способ согласования связан с конечной
скоростью распространения сигнала, оказалось, что эта одновременность
не такая, как в классической науке. А еще пришлось ввести в теорию
новые часы, которые ранее были изобретены Ланжевеном. В работе
Эйнштейна они носят название световых часов и связаны со способом
измерения времени с помощью распространения светового сигнала.
Нового
типа часов и нового определения одновременности оказалось достаточно,
чтобы построить новую теорию, которая перевернула классическое
естествознание.
Следующая веха относится к середине ХХ века и
связана с работами нашего соотечественника, пулковского астронома
Николая Александровича Козырева. Истоки его интереса ко времени
происходили из естествознания. В своей докторской диссертации он
исследовал проблему происхождения энергии в звездных источниках.
Светимость источников не вписывалась в известные теории термоядерного
синтеза в недрах звезд, и для объяснения происхождения энергии Николай
Александрович предложил идею необходимости существования некой
сущности, не совпадающей ни с материей, ни с пространством, ни с
энергией в обычном их понимании. Эту сущность он назвал потоком
времени. Сформулировав предположение об активных свойствах времени, в
течение десятилетий Н. Козырев со своими коллегами занимался
исследованием свойств времени, сводя их к неравновесным процессам в
нашем мире и к влиянию этих процессов на другие процессы. Следует
сказать, что эффекты, которые обнаруживаются в экспериментах Николая
Александровича, лежат на границе точности. Некоторые из них были
повторены независимыми исследователями, и далеко не всегда результаты
совпадали. На мой взгляд, проблема, поставленная Козыревым, остается
открытой до настоящего времени, но сейчас важен весь круг его идей. Эти
идеи связаны с возможностью открытости Вселенной, с тем, что время
может быть предметом естествознания, а не только философии, что его
можно исследовать как активное свойство мира. Эти идеи останутся в
науке независимо от того, насколько верны экспериментальные
исследования или конкретные аспекты приложения этих идей. После работ
Козырева ко времени нельзя относиться как к только философской
категории, потому что с его работами время как активный компонент вошло
в предметную область естествознания.
Следующее, на что хотелось
бы обратить внимание, — это быстрый рост публикаций о специфических
временах в литературе после 50-60-х годов ХХ века. Можно назвать сотни,
тысячи, десятки тысяч работ, посвященных времени биологическому,
психологическому, геологическому... Может быть, нет смысла вводить
биологическое время, когда можно говорить о биологических процессах?
Ведь в биологии можно пользоваться теми же часами, которые родились в
астрономии. Однако есть один аспект, который является основной причиной
интереса к возникновению специфических времен.
Мы лишены свободы
перемещения во времени, такой, какая у нас есть при перемещении в
пространстве. Мы не можем «схватить» текущую минуту и сравнить ее с
предыдущей. Все, что мы можем, — это договориться, что нынешний год в
точности равен предыдущему или 1900 году, который в свое время был
связан с эталоном секунды. Соглашение о том, какие промежутки времени
считать равными, лежит в основе нашего измерения времени. За равные
отрезки времени можно принять периоды колебания атомов цезия, или время
оборота Земли вокруг оси, или промежутки между ударами пульса — и в
этих промежутках можно измерять все другие. Право на это у нас есть
ровно такое же, как на применение других единиц времени. «Одни или
другие часы не могут быть хорошими или плохими, они могут быть только
более или менее удобными», — писал А. Пуанкаре. Например, за единицу
времени можно принимать промежуток между делениями клетки. Оказывается,
если в этих единицах измерять изменения зародыша, мы находим
закономерности, которые не могли обнаружить, используя астрономическое
время. В геологии за единицу времени принимают не доли астрономического
года, а толщину геологических наслоений.
Еще одна из вех изучения
времени в ХХ веке — это тенденция к возвращению субстанциональных
воззрений. Казалось бы, эфир и флогистон ушли в далекое прошлое. Теория
относительности — вершина реляционных воззрений, в ней рассматриваются
отношения между объектами, но не среда, не эфир, не материальный
носитель взаимодействия, который, тем не менее, существует в природе.
Эйнштейн понимал и писал неоднократно, что мы не можем работать с
пустотой, потому что у пространства должна быть физическая структура.
Можно называть эту структуру эфиром, можно средой, можно не делать
этого, но если мы хотим оставаться физиками, естествоиспытателями, мы
должны заботиться о физической структуре пространства, структуре
взаимодействий, физической структуре полей. Этим занимаются
субстанциональные подходы.
Особенно мощный набор
субстанциональных концепций связан с теорией физического вакуума, когда
множится набор скалярных, векторных, тензорных и других полей, с
помощью которых описываются и физические взаимодействия, и мир психики
и сознания, и коммуникации, и многие аспекты биологического мира.
По-видимому, в нынешнем естествознании не хватает каких-то сущностей
для описания реальности, в частности для описания времени. И эти
сущности, возможно, возникнут при использовании субстанциональных
подходов.
О возможном варианте новой парадигмы времени расскажет статья автора, которая будет опубликована в следующем номере.
