Межнаучный характер пространственно-временных представлений в современной науке

Так что же это такое – пространство и время? Когда идет речь о самых общих, фундаментальных свойствах природы – описание должно быть очень общим, абстрактным. Можно думать, что в своем глубинном значении пространство – это то, что выражает устойчивость существования различных явлений и объектов в мире, а время – то, что характеризует их взаимодвижение, изменяемость. Кратко говоря – пространство и время – это структура сосуществования и изменения всего материального в мире. Это предельно общие понятия, более общих уже не придумать. Такие предельные понятия изучаются философией, которая как раз и является наукой о самых общих законах природы. Понятия пространства и времени являются необходимой составной частью картины мира в целом, поэтому входят в предмет философии. Для философского осмысления трудным и интересным оказывается вопрос о соотношении времени и вечности. Касаясь этого вопроса, Н.А.Бердяев отмечал следующее: «Время разбивается на прошлое, настоящее и будущее, и если мы подумаем об этих трех частях, то придем к странному выводу о том, что их нет. Настоящее есть лишь какое-то бесконечно мало продолжающееся мгновение, когда прошлого уже нет, а будущего еще нет, но которое само по себе представляет некую отвлеченную точку, не обладающую реальностью. Прошлое призрачно потому, что его уже нет. Будущее призрачно потому, что его еще нет. Нить во времени разорвана на три части, нет реального времени. Будущее пожирает прошлое для того, чтобы потом превратиться в такое же прошлое, которое в свою очередь будет пожираемо последующим будущим». С точки зрения Н.А.Бердяева, исторический процесс имеет двойственную природу: он что-то истребляет, но, с другой стороны, сохраняет. В мире действует истинное время, в котором нет разрыва между прошлым, настоящим и будущим, время ноуменальное, а не феноменальное. К слову сказать, в настоящее время в Москве, в МГУ уже много лет действует семинар по изучению феномена времени, и один из вопросов, который решается на семинаре, как раз этот: время – феномен (то есть природное явление), или ноумен (то есть то, что мы придумали на основе наших знаний и представлений).

Учение о пространстве и времени углубляется и развивается вместе с развитием естествознания, прежде всего физики.

Основные свойства пространства и времени (однородность времени и изотропность пространства) связаны с главными законами физики - законами сохранения. Если свойства системы не меняются от преобразования переменных, то ей соответствует определенный закон сохранения. Это – одно из существенных выражений симметрии в мире. Симметрии относительно сдвига времени (однородности времени) соответствует закон сохранения энергии; симметрии относительно пространственного сдвига (однородности пространства) – закон сохранения импульса; симметрии по отношению поворота координатных осей (изотропности пространства) – закон сохранения момента импульса, или углового момента. Из этих свойств вытекает и независимость пространственно-временного интервала, его инвариантность и абсолютность по отношению ко всем система отсчета.

Представления о пространстве и времени, формулирующиеся в теории относительности Эйнштейна, на сегодняшний день являются наиболее последовательными. Но они являются макроскопическими, так как опираются на опыт исследования макроскопических объектов, больших расстояний и больших промежутков времени.

В квантовой физике была поставлена важная проблема о необходимости пересмотра пространственно-временных представлений классической физики. В физике элементарных частиц представления о пространстве и времени столкнулись с большими трудностями. На субатомном уровне структурной организации материи определяющую роль играют сильные взаимодействия элементарных частиц. На повестку дня встает вопрос о зеркальной симметрии – симметрии левого и правого. Как ни странно, часть объектов и событий в микромире просто не имеют зеркального отражения. В микромире не у каждого «правого» есть «левое». Таких взаимно полярных, обязательных свойств не существует – так уж «устроено» расстояние на очень малых расстояниях. Спустя какое-то время после обнаружения этого факта физикам  пришла в голову мысль: а что если в микромире нельзя противопоставлять не только правое левому, но и будущее прошлому? Результаты научных экспериментов произвели огромное впечатление на физиков и показали, что при определенных условиях в природе могут нарушаться, казалось бы, самые фундаментальные свойства пространства и времени. Эти свойства не абсолютны, а изменяются в зависимости от конкретных условий. В макромире они одни, а в микромире могут быть совсем другими.

Такое фундаментальное свойство времени как причинность также было поставлено под сомнение. Советскому академику Н.Н.Боголюбову после ряда экспериментов удалось доказать, что никаких отклонений причинности в микромире не было обнаружено. По крайней мере, до расстояний, которые в несколько сотен раз меньше размеров протона. Можно ожидать отклонений на меньших расстояниях – там, где теряется симметрия прошлого и будущего и где, возможно, существуют микрочастицы, движущиеся быстрее света.

К проблемам пространства и времени относится вопрос о числе измерений. Предполагается, что у нашего пространства может быть, например, дополнительная размерность. Сейчас известны четыре измерения – пространство плюс время. Но может быть и пятая, и шестая размерность, которые настолько малы, что мы их в обычной жизни не замечаем. Так, существует целый спектр физических теорий с размерностями больше четырех, которые предполагают существование «суперсимметрии», например, теория струн. Ученые пытаются получить доказательства существования дополнительных измерений в ходе эксперимента по запуску Большого адронного коллайдера – ускорителя протонов и тяжелых ионов. В случае удачи этого эксперимента предполагается, что ход времени может быть замедлен или повернут вспять, а также создана теория, объединяющая теорию относительности и квантовую теорию поля, которые до сих пор считались несовместимыми друг с другом.

Как видим, вся наука, все отрасли научного познания направлены на изучение проблем пространства и времени. В конечном счете, для того, чтобы решить одну из важнейших задач современности - понять, как же устроен наш мир.