Проблемы времени и проблемы естествознания

2009-12-23 18:04 317 Нравится 4

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.

Комментарии (0)

Добавить смайл! Осталось 3000 символов
Создать блог

Опрос

Вы поддерживаете снятие моратория на продажу земли сельскохозяйственного назначения?

Реклама
Реклама