Что есть время?
Формирование сети
Вывод СТО
Вывод ОТО (Общей теории относительности)
В поисках вселенной
Ок, покажите мне Вселенную
Что требуется?
Но пришло ли время? Сто лет назад Альберт Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности - блестящую, элегантную теорию, которая пережила целый век и открыла единственный успешный путь к описанию пространства-времени (пространственно-временного континуума ).

Есть много различных моментов в теории, указывающих, что общая теория относительности - не последняя точка в истории о пространстве-времени. И в самом деле, пускай мне нравится ОТО как абстрактная теория, однако я пришел к мысли, что она, возможно, на целый век увела нас от пути познания истинной природы пространства и времени.

Я размышлял об устройстве пространства и времени немногим более сорока лет. В начале, будучи молодым физиком-теоретиком, я просто принимал эйнштейновскую математическую постановку задачи специальной и общей теории относительности, а так же занимался некоторой работой в квантовой теории поля, космологии и других областях, основываясь на ней.

Но около 35 лет назад, отчасти вдохновленный своим опытом в технических областях, я начал более детально исследовать фундаментальные вопросы теоретической науки, с чего и начался мой длинный путь выхода за рамки традиционных математических уравнений и использования вместо них вычислений и программ как основных моделей в науке. Вскоре после этого мне довелось выяснить , что даже очень простые программы могут демонстрировать очень сложное поведение, а затем, спустя годы, я обнаружил, что системы любого вида могут быть представлены в терминах этих программ.

Воодушевившись этим успехом, я стал размышлять, может ли это иметь отношение к важнейшему из научных вопросов - физической теории всего.

Во-первых, такой подход казался не слишком перспективным - хотя бы потому, что модели, которые я изучал (клеточные автоматы) , казалось, работали так, что это полностью противоречило всему тому, что я знал из физики. Но где-то в 88-м году - в то время, когда вышла первая версия Mathematica , я начал понимать, что если бы я изменил свои представления о пространстве и времени, возможно, это к чему то бы меня привело.

Простая теория всего?

Из статьи вовсе не кажется очевидным , что теория всего для нашей вселенной должна быть проста. И в самом деле, история физики привносит дополнительные сомнения, ведь чем больше мы узнаем, тем вещи оказываются более сложными, во всяком случае, в терминах математического аппарата, вводимого ими. Но, как отмечалось, к примеру, богословами много веков назад, есть очевидная черта нашей вселенной - в ней есть порядок. Частицы нашей вселенной не просто подчиняются каким-то своим законам, но и подчиняются определённому набору общих законов.

Но насколько простой может быть теория всего для нашей Вселенной? Скажем, мы можем представить её в виде программы, допустим, в Wolfram Language . Насколько большой будет эта программа? Будет ли оно сравнима с длиной человеческого генома, или больше походить по объему на операционную систему? Или же она будет значительно меньше?

Если бы я отвечал на этот вопрос до того, как начал исследовать вычислительную вселенную простых программ, я бы, скорее всего, ответил, что подобная программа должна быть чем то весьма сложным. Однако мне удалось обнаружить, что в вычислительной вселенной даже чрезвычайно простые программы могут демонстрировать сколь угодно сложное поведение (этот факт отражен в общем принципе вычислительной эквивалентности).

Структура данных Вселенной

Но какой должна быть такая программа? Ясно одно : если программа и вправду может быть чрезвычайно простой, то она будет слишком мала для того, чтобы в явной форме кодировать некоторые очевидные особенности нашей Вселенной, такие как массы частиц, разного рода симметрию, или даже пространственную размерность. Все эти вещи должны появляться каким-то образом из чего-то более низкоуровневого и фундаментального.

Но если поведение вселенной определяются простой программой, то какова структура данных, с которыми эта программа работает? Сперва я предположил, что это должно быть нечто простое для описания, как, к примеру, структура клеток, которая появляется в клеточном автомате. Но даже если подобная структура хорошо работает для описания моделей различных вещей , представляется, что она должна быть весьма неправдоподобной для фундаментальных физических моделей. Да, можно найти такие правила, что будут демонстрировать поведение , которое в большом масштабе не будет показывать очевидное свойства структуры. Однако если физика действительно может описываться некоторой простой моделью, то представляется, что столь жёсткая структура для пространства не может быть в неё включена, и что свойства пространства должны из чего-то проистекать.

Так какова альтернатива? Нам потребуется более низкоуровневое понятие, чем пространство, из которого оное и будет рождаться. Также нам потребуется базовая структура данных, которая будет максимально гибкой. Я размышлял об этом много лет, изучая самые разнообразные вычислительные и математические формальные системы. Но в конце концов я понял, что по сути все, с чем я сталкивался, может быть представлено одним способом - с помощью сетей.

Пространство как граф

Так может ли пространство состоять из чего-то подобного ? В классической физике и ОТО пространство не представляется как состоящее из чего бы то ни было. Оно представляется в виде некоторой математической конструкции, которая служит чем-то вроде сцены, на которой имеется непрерывный диапазон возможных положений, занимаемых разными объектами.

Однако можем ли мы точно сказать, что пространство является непрерывным? Когда квантовая механика зарождалась, была популярна идея о том, что пространство, как и всё остальное, квантуется. Но было не ясно, как эту идею можно сопрячь со СТО, собственно, не было и явных доказательств дискретности пространства. Когда я начал заниматься физикой в семидесятых, обсуждение дискретности пространства сошло на нет, плюс экспериментально было доказано, что в масштабах до 10 -18 м (1/1000 радиуса протона, или аттометр) дискретности не наблюдается. Спустя 40 лет и десятки миллиардов долларов, потраченные на ускорители частиц, в масштабах до 10 -22 м (или 100 йоктометров) дискретность пространства так и не обнаружили.

Однако есть мнение, что она должна проявиться в масштабах около планковской длины - 10 -34 метра. Но когда люди размышляют об этом , скажем, в контексте спиновых сетей, петлевой гравитации или чего бы ты ни было, то они склонны предполагать, что всё, что там происходит, тесно связано с формализмами и понятиями квантовой механики.

Но что, если пространство - вероятно, в планковских масштабах - есть лишь старый добрый граф, лишённый квантовых свойств? Звучит не особо впечатляюще, однако для задания подобного графа требуется значительно меньше информации - достаточно просто сказать, какие узлы с какими соединены.

Но как подобное может порождать пространство? Прежде всего, откуда на больших масштабах возникает видимая непрерывность пространства? На самом деле, всё очень даже просто: это может быть следствием большого количество узлов и связей. Немного напоминает то, что происходит в жидкостях - скажем, в воде. В малых масштабах мы можем наблюдать молекулы, мечущиеся в тепловом движении. Однако масштабный эффект заставляет все эти молекулы порождать то, что мы воспринимаем как непрерывную жидкость.

Так получилось, что в середине 80-х я много времени уделял изучению этого феномена - это было частью моей работы, в которой я разбирался в природе кажущейся случайности турбулентных потоков жидкости . В частности, мне удалось показать, что если представить молекулы как клетки клеточного автомата, то их крупномасштабное поведение будет точно описываться дифференциальными уравнениями для потоков жидкости.

И потому, когда я начал размышлять о возможности существования подструктуры пространства, которое можно представить в виде сети, мне подумалось, что здесь можно использовать те же методы, и что это может свести уравнения ОТО Эйнштейна к другим, существенно более низкоуровневым.

Может быть, нет ничего, кроме пространства

Хорошо. Допустим, пространство есть сеть. Но что можно сказать обо всех вещах, располагаемых в пространстве? Что можно сказать об электронах, кварках, протонах и прочем? Стандартные физические представления говорят о том, что пространство есть сцена, на которой располагаются частицы, струны или что бы то ни было. Однако подобное представление становится весьма сложным. Но есть и более простой вариант: возможно, всё в нашей вселенной состоит из пространства.

В последние годы своей жизни Эйнштейн был весьма увлечен этой идеей . Он полагал, что, быть может, такие частицы, как электроны, можно рассматривать как нечто вроде черных дыр, что состоят из одного лишь пространства. Однако, опираясь лишь на формализм ОТО, Эйнштейн не смог развить эту идею, в результате чего она была заброшена.

И, так уж было, что за сотню лет до этого в умах некоторых людей жили подобные идеи. Это были времена до СТО, когда люди думали, что пространство заполнено средой, подобной жидкости - эфиром (по иронии судьбы в настоящее время мы вернулись к модели заполненного пространства - полем Хиггса , квантовыми флуктуациями в вакууме и прочим). Между тем, было понятно, что существуют различные типы атомов, соответствующие различным химическим элементам. И было выдвинуто предположение (в частности, Кельвином), что разным атомам можно сопоставить различные узлы эфира .

Это интересная идея, хоть и неправильная. Но, представляя пространство как сеть, можно рассмотреть схожую идею: возможно, частицы соответствуют определенным структурам сети . Быть может, всё сущее во вселенной есть сеть, а материи соответствуют какие-то структуры этой сети. Подобные вещи легко можно обнаружить на поле клеточного автомата. Даже если каждая клетка подчиняется некоторым простым правилам, в системе появляются определенные структуры со своими свойствами - прямо как частицы с физикой взаимодействия друг с другом.

То, как всё это может реализовываться на сетях - отдельная и очень большая тема. Однако сперва нам стоит обсудить одну очень важную вещь - время.

Что есть время?

В 19-ом веке были понятия пространства и времени. Оба описывались координатами, а с помощью некоторых математических формализмов появлялись схожим путем. Однако мысль о том, что пространство и время в некотором роде есть одно и то же, не была в ходу. Но потом появился Эйнштейн с ОТО, и люди начали говорить о пространстве-времени , в котором пространство и время есть грани некоего единого понятия.

Оно вносит множество смыслов в СТО, в которой, к примеру, перемещение с переменной скоростью есть суть вращение в четырехмерном пространстве-времени. И весь этот век физики полагали пространство-время некоей сущностью, в которой пространство и время не имеют фундаментальных различий.

Но теперь все становится немного сложнее. Ведь может быть много мест в сети, где можно применить подобное правило. Так что определяет порядок обработки каждого фрагмента?

По сути, каждое возможное упорядочение соответствует своему временному потоку. И можно было бы вообразить теорию, в которой все потоки имеют место быть, и наша вселенная имеет множественную историю .

Но мы можем обойтись и без этой гипотезы. Вместо этого, вполне возможно, существует лишь одна нить времени - и это хорошо соотносится с тем, что мы знаем о мире, с нашим опытом. И чтобы понять это, нам следует сделать нечто наподобие того, что сделал Эйнштейн, формулируя СТО: нам следует ввести более реалистичную модель того, чем может являться наблюдатель.

Излишне говорить, что какой-либо реальный наблюдатель должен иметь возможность существовать в нашей вселенной. Таким образом, если вселенная представляет собой сеть, то наблюдатель должен быть некоей частью этой сети. Вспомним теперь о постоянных небольших изменениях, которые происходят в сети. Чтобы знать, что подобное изменение (обновление) произошло, наблюдатель и сам должен быть изменен (обновлен).

И тут вещи приобретают интересный оборот. Если сеть ведет себя как неискаженное в пространстве большей размерности d -мерное пространство, то число узлов всегда будет около r d . Но если поведение подобно искривленному пространству (как в ОТО), то будет иметь место поправочный член, пропорциональный такому математическому объекту, как тензор Риччи . И это весьма интересно, ведь тензор Риччи как раз и возникает в уравнениях Эйнштейна.

Тут много математических сложностей. Следует рассмотреть кратчайшие пути - геодезические линии сети. Следует понять, как сделать что бы то ни было не только в пространстве, но и на сети с течением времени. Так же следует понять то, до каких масштабов проявляются свойства сети.

При выводе математических результатов важно иметь возможность получать разного рода средние значения. По сути, это подобно выведению уравнений для жидкости из динамики молекул: нужно иметь возможность принимать среднее из некоторого диапазона случайных значений в низкоуровневых взаимодействиях.

Но хорошая новость заключается в том, что существует необъятное количество систем, построенных даже на чрезвычайно простых правилах, которые подобны цифрам числа пи , то есть для любых прикладных целей являются достаточно случайными . Получается, что даже если особенности причинной сети полностью определены для того, кто знает исходное состояние сети, то большая часть этих особенностей будут являться, по сути, случайными.

Вот что имеем в итоге. Если ввести предположение об эффективной микроскопической случайности и предположить, что поведение системы в целом не приводит к изменению во всех ограничивающих размерностях, то из этого следует, что масштабное поведение системы удовлетворяет уравнениям Эйнштейна !

Полагаю, это очень интересно. Уравнения Эйнштейна можно получить практически из ничего. Это означает, что эти простые сети воспроизводят черты гравитации, которые мы знаем из современной физики.

Есть ряд деталей, которые не подходят под формат этой статьи. Многие из них я озвучивал довольно давно в NKS , особенно в заметках в конце.

Некоторые из вещей, возможно, стоит упомянуть. Во-первых, стоит отметить, что эти базисные сети не только представляются в обычном непрерывно определенном пространстве, но и не определяют такие топологические понятия, как внутри и снаружи. Все эти понятия являются следствием и выводятся.

Когда дело доходит до вывода уравнений Эйнштейна, тензоры Риччи рождаются из геодезических линий на сети вместе с ростом сфер, которые берут начало из каждой точки на геодезической линии.

Полученные уравнения Эйнштейна являются уравнениями Эйнштейна для вакуума. Но как и в случае с гравитационными волнами, можно эффективно отделить особенности пространства, связанные с материей, а затем получить полные уравнения Эйнштейна в терминах материи-энергии-импульса.

Когда я пишу это, то понимаю, насколько легко скатываюсь к «языку физиков» (вероятно, это связано с тем, что я занимался физикой в молодости...). Но достаточно просто сказать, что на высоком уровне появляется захватывающая вещь, которая заключается в том, что из простой идеи о сетях и причинно-следственно инвариантных правил замены можно вывести уравнения ОТО. Сделав удивительно мало, мы получаем яркую звезду физики 20-го века: общую теорию относительности.

Частицы, квантовая механика и прочее

Весьма здорово - иметь возможность вывести ОТО. Но на этом физика не заканчивается. Другой очень важной её частью является квантовая механика . Боюсь, я не смогу в рамках этой статьи подробно развернуть эту тему, но, по-видимому, такие частицы, как электроны, кварки или бозоны Хиггса должны представляться в виде некоторых особых областей сети. В качественном смысле они могут не сильно отличаться от «эфирных узлов» Кельвина.

Но тогда их поведение должно следовать правилам, которые мы знаем из квантовой механики - или, если более конкретно - из квантовой теории поля. Ключевой особенностью квантовой механики является то, что она может быть сформулирована в терминах множественных поведений, каждое из которых связано с определенной квантовой амплитудой. Я не до конца со всем этим разобрался, однако есть намек на то, что нечто подобное происходит, если смотреть на эволюцию сети с различными возможными последовательностями низкоуровневых замен.

Моя сетевая модель, говоря строго, не имеет никаких квантовых амплитуд. Она больше похожа (но не в точности) на классическую, по сути, вероятностную модель. И в течение полувека люди считали, что с подобными моделями сопряжены практически нерешаемые проблемы. Ведь есть такая теорема Белла, в которой говориться, что если нет мгновенных нелокальных распространений информации, то не найдется и такой модели «скрытых переменных», что сможет воспроизвести квантово-механические результаты, наблюдаемые экспериментально.

Но есть принципиальные замечания. Вполне себе ясно, что означает нелокальность в обычном пространстве некоторой размерности. Но что можно сказать в контексте сетей? Тут всё по-другому. Потому что все определяется одними лишь связями. И хоть сеть и может в больших масштабах представляться трехмерной, остаётся возможность, что есть некие «нити», соединяющие некоторые области, которые без оных были бы отделены друг от друга. И мне не даёт покоя одна мысль - есть основания полагать, что эти нити могут генерироваться подобными частицам структурами, распространяющимися в сети.

В поисках вселенной

Хорошо, получается, что некоторые модели на основе сетей могут воспроизвести модели современной физики. Но с чего стоит начать поиск модели, в точности воспроизводящей нашу вселенную?

Первая мысль - начать с существующей физики и попытаться адаптировать инженерно-прикладные правила так, чтобы воспроизвести её. Но единственный ли это путь? А что если просто начать перечислять все возможные правила, ища среди них те, что будут описывать нашу вселенную?

Не начав изучение вычислительной вселенной простейших программ, я бы подумал, что это безумная затея: правила нашей вселенной никак не могут быть достаточно простыми для того, чтобы их можно было бы найти простым перечислением. Но увидев, что творится в вычислительной вселенной и увидев некоторые другие примеры, в которых потрясающие вещи были найдены одним лишь перебором, я понял, что ошибаюсь.

Но что будет, если кто-то действительно начнет осуществлять подобный поиск ? Вот подборка сетей, полученных после довольно небольшого числа шагов, используя все возможные правила определенного, весьма простого типа:

Некоторые из этих сетей явно не соответствуют нашей вселенной. Они просто замирали спустя несколько итераций, то есть время в них, по сути, останавливалось. Или структура их пространства была слишком простой. Или у них было бесконечное число измерений. Или какие-то другие проблемы.

Здорово, что с такой удивительной быстротой мы можем найти те правила, которые явно не соответствуют нашей вселенной. А сказать то, что именно этот объект - наша вселенная, является значительно более сложной задачей. Потому что даже если смоделировать большое количество шагов, то невероятно сложно будет показать то, что поведение этой системы демонстрирует то же самое, что говорят нам физические законы о ранних моментах жизни вселенной.

Хотя есть ряд обнадеживающих вещей. Например, эти вселенные могут рождаться с фактически бесконечным числом измерений, а затем постепенно сжиматься до конечного числа измерений, потенциально устраняя необходимость в явной инфляции в ранней Вселенной.

А если рассуждать на более высоком уровне, то следует помнить, что если использовать весьма простые модели, то будет иметь место большое расстояние между «соседними моделями», так что, скорее всего, эти модели будут либо точно воспроизводить известные физические построения, либо будут далеки от истины.

В конце концов, нужно воспроизвести не только правила, но и начальное состояние вселенной. И как только мы узнаем его, то мы принципиально сможем узнать точную эволюцию вселенной. Так означает ли это, что можно было бы сразу узнать все о вселенной? Однозначно нет. Из-за явления, которое я называю «вычислительной несводимостью» , и которое подразумевает, что если знать правила и начальное состояние для системы, она по-прежнему может требовать неприводимое количество вычислительной работы для прослеживания каждого шага системы в выяснения того, что она делает.

Тем не менее, существует вероятность, что кто-то сможет найти простое правило и начальное состояние, сказав: "Смотрите-ка, это наша вселенная! " Мы нашли бы нашу вселенную в пространстве всех возможных вселенных.

Конечно, это было бы знаменательным днём для науки.

Но возникло бы множество других вопросов. Почему именно это правило, а не другое? И почему наша Вселенная должна иметь правило, которое появляется достаточно рано в нашем списке всех возможных вселенных, и которое мы можем найти простым перечислением?

Можно было бы подумать, что именно особенности нашей вселенной и тот факт, что мы в ней находимся, заставят нас сформировать правила перечисления так, что вселенная появится достаточно рано. Но в настоящее время я полагаю, что всё должно быть значительно более экстравагантно, как, например, в случае с наблюдателем во вселенной - все из большого класса нетривиальных возможных правил для вселенных в действительности эквивалентны, потому можно выбрать любое из них и получить точно такие же результаты, просто по-другому.

Ок, покажите мне Вселенную

Но всё это лишь догадки. И пока мы и в самом деле не найдем кандидата на правило нашей вселенной, вероятно, на обсуждение этих вещей не стоит тратить много времени.

Так, хорошо. Какова наша текущая позиция во всем этом? Большую часть из того, что сейчас обсуждалось, я понял где-то в 99-ом - за несколько лет до окончания A New Kind of Science . И хоть я и писал на простом языке, а не в формате статьи по физике, мне удалось покрыть основные моменты этой темы в девятой главе книги, добавив некоторые технические детали в примечаниях в конце.

Но после того, как в 2002 году книга была закончена, я снова начал работать над физическими проблемами . Будет забавным сказать, что в моём подвале стоял компьютер, который искал фундаментальную физическую теорию. Но вот что на самом деле он делал: перечислял возможные правила различных типов и пытался обнаружить соответствие их поведения определенным критериям, которые могли бы сделать их правдоподобными в качестве моделей физики.

Я весьма скрупулёзно проделывал это работу, черпая идеи из простых случаев, последовательно продвигаясь к более реалистичным. Было много технических вопросов. Как представлять большие эфолюционирующие последовательности графов. Или как быстро распознавать слабоуловимые закономерности, которые показывают, что правило не соответствует нашей вселенной.

Работа разрослась на тысячи страниц, если её представлять в печатной форме, постепенно приближая к пониманию основ того, что могут делать системы, основанные на сетях.

В некотором смысле это было чем-то вроде хобби, которым я занимался параллельно с текучкой по управлению компанией и ее технологическим развитием . И был еще один отвлекающий фактор. В течение многих лет я занимался проблемой вычислительных знаний и построением движка, который мог бы всесторонне их реализовывать. И по результатам моей работы над A New Kind of Science я убедился, что это возможно, и что сейчас подходящее время для реализации этого.

К 2005 году стало ясно, что это действительно возможно реализовать, и потому я решил посвятить себя этому направлению. В результате получилась Wolfram|Alpha . И как только Wolfram|Alpha была запущена, то стало ясно, что можно сделать значительно большее - и я посвятил своё, пожалуй, наиболее продуктивное десятилетие на создание огромной системы из идей и технологий, которая дала возможность реализовать Wolfram Language в его нынешнем виде, а так же множество других вещей.

Заниматься физикой или нет - вот в чем вопрос

Но в течение этого десятилетия я не занимался физикой. И когда сейчас я смотрю на файловую систему на своем компьютере, я вижу большое количество ноутбуков с материалами по физике, сгруппированные с полученными мною результатами, и все это оставалось брошенным и нетронутым с начала 2005 года.

Должен ли я вернуться к вопросам физики? Я определенно хочу этого. Хотя есть и другие вещи, которые я хотел бы реализовать.

Я провел большую часть своей жизни, работая над очень большими проектами. И я упорно трудился, планируя то, что собираюсь сделать, пытаясь их распланировать на ближайшее десятилетие. Иногда я откладывал проекты, потому что существующие на тот момент технологии или инфраструктура были ещё не готовы к ним. Но как только я приступал к работе над проектом, я давал себе обещание найти способ его успешно завершить, даже если для его реализации потребуется много лет напряженной работы.

Однако поиск фундаментальной физической теории, пожалуй, несколько отличается от проектов, над которыми мне приходилось работать раньше. В некотором смысле критерии его успеха гораздо жестче: он или решает проблему и находит теорию, или нет. Да, можно было бы найти множество интересных абстрактных понятий из формирующийся теории (как в теории струн). И вполне вероятно, что такое исследование даст интересные побочные результаты.

Но в отличие от создания технологий или исследования научных областей, формулирование содержания этого проекта вне нашего контроля. Его содержание определяется нашей вселенной. И, вполне возможно, я просто ошибаюсь в предположениях о том, как работает наша вселенная. Или, быть может, что я прав, но есть практически непреодолимый барьер из-за вычислительной несводимости, который лишает нас возможностей познать эту сферу.

Кто-то может сказать, что есть вероятность того, что мы найдем некоторую вселенную, которая будет походить на нашу, но мы так никогда и не узнаем, наша ли она в действительности. Я, на самом деле, не особо беспокоюсь об этом. Я думаю, что есть достаточное количество аномалий в существующей физике, приписываемых таким вещам, как темная материя, объяснение которых даст нам полную уверенность в том, что мы нашли верную теорию. Будет здорово, если можно будет сделать предположение и быстро проверить его. Но к тому времени, как мы выведем все, казалось бы, произвольные массы частиц, и другие известные особенности физики, можно будет быть уверенным, что мы имеем дело с верной теорией.

Было занятно в течение многих лет спрашивать у своих друзей, должен ли я заниматься фундаментальными вопросами физики. И получал я три совершенно разных типа ответов.

Первый - простой: "Ты должен заниматься этим! " Они говорили, что проект является самым увлекательным и важным из тех, что можно себе вообразить, и не могут понять, зачем ждать ещё хоть один лишний день, прежде чем к нему приступить.

Второй тип ответов: "Зачем тебе этим заниматься? " Затем они говорят нечто вроде «Почему бы не решить проблему искусственного интеллекта, или молекулярной инженерии, биологического бессмертия, или, по крайней мере, не построить огромную многомиллиардную компанию? Зачем заниматься чем-то столь абстрактным и теоретическим, когда можно сделать что-то насущное и изменить тем самым мир?»

А есть третий тип ответов - весьма ожидаемый, если иметь в виду историю науки. В основном он исходит от моих друзей-физиков, и это некая комбинация из "Не трать своё время на это! " и "Пожалуйста, не надо этим заниматься ".

Дело в том, что нынешний подход к фундаментальной физике, основанный на теории квантового поля, насчитывает почти 90 лет. Он имел ряд успехов, однако не привел нас к фундаментальной физической теории. Но для большинства современных физиков нынешний подход и есть суть сама физика. И когда они слышат о том, над чем я работаю, им это кажется чем-то столь незнакомым, будто это на самом деле и не физика.

И некоторые из моих друзей прямо так и говорят: "Я надеюсь, что у тебя ничего не получится, потому что тогда все, над чем я работал, пойдет коту под хвост ". Ну, да, многое из сделанного окажется бессмысленным. Но вы всегда сталкиваетесь с этим риском, когда занимаетесь проектом, в котором природа решает что верно, а что нет. Но я должен сказать, что даже если можно будет найти по-настоящему фундаментальную физическую теорию, то останется ещё очень большое поле для работы квантовой теории поля, к примеру - объяснение различных эффектов на масштабах, с которыми мы работаем в настоящее время на ускорителях частиц.

Что требуется?

Так, хорошо, если я запущу проект по поиску фундаментальной физической теории, то что мне следует делать? Это сложный проект, которому потребуюсь не только я, но также и разнородная группа талантливых людей.

Будет ли он в конечном счете работать - не знаю, но думаю, что будет довольно интересно за ним наблюдать, и я планирую представить его в прозрачном формате, сделав его максимально доступным и познавательным (конечно, это будет ободряющим контрастом с тем режимом отшельника, в котором я работал над A New Kind of Science в течение десяти лет).

Безусловно, я не могу знать, насколько сложен этот проект, и принесет ли он вообще результаты. В конечном счете это зависит от того, какова есть на самом деле наша вселенная. Но, основываясь на том, что я сделал десять лет назад, у меня есть четкий план относительно того, с чего начать и каких людей свести вместе в рамках одной команды.

Тут потребуются как хорошие учёные, так и прикладники/инженеры. Потребуется проделать много работы в области разработки алгоритмов эволюции сетей и их анализа. Я уверен, что тут потребуется теория графов, современная геометрия, теория групп и, возможно, некоторые другие разделы абстрактной алгебры. И я не удивлюсь, если в итоге будут задействовано большое количество других областей математики и теоретической информатики.

Тут потребуется сложная и серьёзная физика, с понимаем основ квантовой теории поля, теории струн и, возможно, таких разделов, как спиновые сети. Также, вероятно, потребуются методы статистической физики и её современных теоретических основ. Потребуется понимание общей теории относительности и космологии. И, если дела идут хорошо, потребуется работа над большим количеством разнообразных физических экспериментов, а также их интерпретация.

Будут и технические проблемы - понять, к примеру, то, как проводить огромную вычислительную работу по сетям и визуализировать получаемые результаты. Но я подозреваю, что самые большие проблемы будут в строительстве здания новой теории и понимании того, что необходимо для изучения различных видов сетевых систем, которые я хочу исследовать. Будет не лишней поддержка из существующих ныне областей. Но, в конце концов, подозреваю, потребуется построение существенно новой интеллектуальной структуры, которая не будет похожа ни на что из того, что имеется сейчас.

Но пришло ли время?

Подходящее ли сейчас время для реализации подобного проекта? Может быть, следует подождать, пока компьютеры получат больше вычислительных возможностей. Или когда некоторые области математики продвинутся дальше. Или пока не будут получены ответы на еще несколько вопросов из физики.

Я не уверен. Но я и не вижу никаких непреодолимых препятствий, а лишь то, что на этот проект потребуются усилия и ресурсы. И кто знает: может быть, это окажется проще, чем мы думаем, и мы, оглядываясь назад, будем задаваться вопросом - почему этого никто не сделал ранее.

Одним из ключевых моментов, который привел к общей теории относительности 100 лет назад, заключался в том, что пятый постулат Евклида («параллельные линии никогда не пересекаются») может и не выполняться в реальной вселенной, давая возможность существования искривленного пространства. Но если мои подозрения о космосе и вселенной верны, то это означает, что на самом деле есть и более фундаментальная проблема в основаниях Евклида - в самых первых его определениях. Ведь если существует дискретная подпространственная сеть, то предположения Евклида о точках и линиях, которые могут занимать любые пространственные положения, попросту не верны. Добавить метки

ВВЕДЕНИЕ

Прошло более 2500 лет с той поры, как было положено начало осмыслению времени и пространства, тем не менее, и интерес к проблеме и споры философов, физиков и представителей других наук вокруг определения природы пространства и времени нисколько не снижаются. Значительный интерес к проблеме пространства и времени естественен и закономерен, влияния данных факторов на все аспекты деятельности человека нельзя переоценить. Понятие пространства - времени является важнейшим и самым загадочным свойством Природы или, по крайней мере, человеческой природы. Представление о пространстве времени подавляет наше воображение. Недаром попытки философов античности, схоластов средневековья и современных ученых, владеющих знанием наук и опытом их истории, понять сущность времени – пространства не дали однозначных ответов на поставленные вопросы.

Диалектический материализм исходит из того, что "в мире нет ничего, кроме движущейся материи, и движущаяся материя не может двигаться иначе, как в пространстве и во времени". Пространство и время, здесь выступают в качестве фундаментальных форм существования материи. Классическая физика рассматривала пространственно - временной континуум как универсальную арену динамики физических объектов. В прошлом веке представители неклассической физики (физики элементарных частиц, квантовой физики и др.) выдвинули новые представления о пространстве и времени, неразрывно связав эти категории между собой. Возникли самые разные концепции: согласно одним, в мире вообще ничего нет, кроме пустого искривленного пространства, а физические объекты являются только проявлениями этого пространства. Другие концепции утверждают, что пространство и время присущи лишь макроскопическим объектам. Наряду с интерпретацией времени – пространства философией физики существуют многочисленные теории философов, придерживающихся идеалистических взглядов, так Анри Бергсон утверждал, что время может быть познано только нерациональной интуицией, а научные концепции, представляющие время, как имеющее какое-либо направление, неверно интерпретируют реальность.

Начинать исследование целесообразно с представлений античной натурфилософии, анализируя затем весь процесс развития пространственно - временных представлений вплоть до наших дней.

РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ПРОСТРАНСТВЕ – ВРЕМЕНИ ДО НАЧАЛА 20-ГО ВЕКА.

Понятие пространства и времени в античной философии.

Понятие времени возникло на основе восприятия человеком смены событий, предоставленной смены состояний предметов и круговорота различных процессов. Естественнонаучные представления о пространстве и времени прошли длинный путь становления и развития. Самые первые из них возникли из очевидного существования в природе и в первую очередь в макромире твердых физических тел, занимающих определенный объем. Рациональные идеи, согласующиеся с сегодняшними представлениями о времени – пространстве можно найти в учениях почти всех античных мыслителей. Так уже в учении Гераклита центральное место занимает идея всеобщего изменения – в ту же реку вступаем и не вступаем. В анализе античных доктрин о пространстве и времени остановимся на двух наиболее полно исследовавших данный вопрос: атомизме Демокрита и системе Аристотеля.

Атомистическая доктрина была развита материалистами Древней Греции Левкиппом и Демокритом и во многом предвосхитила фундаментальные открытия ученных прошлого века. Согласно, этой доктрины, всё природное многообразие состоит из мельчайших частичек материи (атомов), которые двигаются, сталкиваются и сочетаются в пустом пространстве. Атомы (бытие) и пустота (небытие) являются первоначалами мира. Атомы не возникают и не уничтожаются, их вечность проистекает из отсутствия начала у времени. Атомы двигаются в пустоте бесконечное время, которому соответствует бесконечное время. По Демокриту атомы физически неделимы в силу плотности и отсутствия в них пустоты. Сама же концепция была основана на атомах, которые в сочетании с пустотой образуют всё содержание реального мира. В основе этих атомов лежат амеры (пространственный минимум материи). Отсутствие у амеров частей служит критерием математической неделимости. Атомы не распадаются на амеры, а последние не существуют в свободном состоянии. Это совпадает с представлениями современной физики о кварках. Характеризуя систему Демокрита как теорию структурных уровней материи - физического (атомы и пустота) и математического (амеры), мы сталкиваемся с двумя пространствами: непрерывное физическое пространство как вместилище и математическое пространство, основанное на амерах как масштабных единицах протяжения материи. В соответствии с атомистической концепцией пространства у Демокрита сложились представления о природе времени и движения. В дальнейшем они были развиты Эпикуром в стройную систему. Эпикур рассматривал свойства механического движения исходя из дискретного характера пространства и времени. Например, свойство изотахии заключается в том, что все атомы движутся с одинаковой скоростью. На математическом уровне суть изотахии состоит в том, что в процессе перемещения атомы проходят один атом пространства за один атом времени.

Аристотель начинает анализ с общего вопроса о существовании времени, затем трансформирует его в вопрос о существовании делимого времени. Дальнейший анализ времени ведётся Аристотелем уже на физическом уровне, где основное внимание он уделяет взаимосвязи времени и движения. Аристотель показывает, что время немыслимо, не существует без движения, но оно не есть и само движение. В такой модели времени впервые реализована реляционная концепция. Измерить время и выбрать единицы его измерения можно с помощью любого периодического движения, но, для того чтобы полученная величина была универсальной, необходимо использовать движение с максимальной скоростью. В современной физике это скорость света, в античной и средневековой философии - скорость движения небесной сферы.

Пространство для Аристотеля выступает в качестве некоего отношения предметов материального мира, оно понимается как объективная категория, как свойство природных вещей. Механика Аристотеля функционировала лишь в его модели мира. Она была построена на очевидных явлениях земного мира. Но это лишь один из уровней космоса Аристотеля. Его космологическая модель функционировала в неоднородном конечном пространстве, центр которого совпадал с центром Земли. Космос был разделен на два уровня: земной и небесный. Земной уровень состоял из четырёх стихий - земли, воды, воздуха и огня; небесный - из эфирных тел, пребывающих в бесконечном круговом движении. Аристотелю удалось создать самую совершенную, для своего времени модель пространства – времени, просуществовавшую более двух тысячелетий.

Развитие представлений о пространстве и времени в классической физике.

Следующим значительным шагов в развитии представлений о природе пространства и времени были работы представителей классической физики. Как и для античных исследователей мира, для представителей классической физики основными были обыденные представления о пространстве и времени как о каких-то внешних условиях бытия, в которые помещена материя и которые сохранились бы, если бы даже материя исчезла. Такой взгляд позволил сформулировать концепцию абсолютного пространства и времени, получившую свою наиболее отчетливую формулировку в работе И. Ньютона “Математические начала натуральной философии”. Этот труд более чем на два столетия определил развитие всей естественнонаучной картины мира. В нем были сформулированы основные законы движения и дано определение пространства, времени, места и движения.

Раскрывая сущность пространства и времени, Ньютон предлагает различать два вида понятий: абсолютные (истинные, материалистические) и относительные (кажущиеся, обыденные) и дает им следующую типологическую характеристику:

«Абсолютное, истинное, материалистическое время само по себе и своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью. Относительное, кажущееся, или обыденное, время есть или точная, или изменчивая, постигаемая чувствами внешняя мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как то: час, день, месяц, год...».

Абсолютное пространство по своей сущности, не связано с объектами, помещенными в него, и безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным. Относительное пространство есть мера или какая-либо ограниченная подвижная часть, которая определяется нашими чувствами по положению его относительно некоторых тел, и которое в обыденной жизни принимается за пространство неподвижное. Время и пространство составляют как бы вместилища самих себя и всего существующего. При таком понимании абсолютное пространство и время представлялись некоторыми самодовлеющими элементами бытия, существующими вне и независимо от каких-либо материальных процессов, как универсальные условия, в которые помещена материя. У Ньютона абсолютное пространство и время являются ареной движения физических объектов.

Этот взгляд близок к субстанциональному пониманию пространства и времени, хотя у Ньютона они и не являются настоящими субстанциями, как материя. Они обладают лишь одним признаком субстанции - абсолютной самостоятельностью существования и независимостью от любых конкретных процессов. Но они не обладают другим важным качеством субстанции - способностью порождать различные тела, сохраняться в их основе при всех изменениях тел. Такую способность Ньютон признавал лишь за материей, которая рассматривалась как совокупность атомов. Правда, материя - тоже вторичная субстанция после Бога, который сотворил мир, пространство и время и привел их в движение. Бог, являясь существом непространственным и вневременным, неподвластен времени, в котором все изменчиво и преходяще. Он вечен в своем бесконечном совершенстве и всемогуществе и является подлинной сущностью всякого бытия. К нему не применима категория времени, Бог существует в вечности, которая является атрибутом Бога. Чтобы полнее реализовать свою бесконечную мудрость и могущество, он создал мир из ничего, творит материю, а вместе с ней пространство и время как условия бытия материи. Но когда-нибудь мир полностью осуществит заложенный в нем при творении божественный план развития и его существование прекратиться, а вместе с миром исчезнут пространство и время. И снова будет только вечность как атрибут Бога и его бесконечная вездесущность. Подобные взгляды выражались еще Платоном, Аврелием, Августином, Фомой Аквинским и их последователями.

Пространство и время в философии - это сложные понятия, с которыми до сих пор связано очень много вопросов. Их изучали не только философы, но и представители других наук: математики, физики и так далее. Такие термины, как «пространство» и «время» в философии появились давно. Первые работы, которые так или иначе связаны с ними, принадлежат Демокриту, Ньютону, Эпикуру.

Пространство и время в философии

Материальный мир, который нас окружает, состоит из различного рода структурных постоянно находятся в движении, а также развиваются. Развитие же их представляет собой своеобразный процесс развертывания. Проходит этот процесс по определенным этапам.

По сути дела пространство - это не что иное, как способность объекта быть протяжным, иметь место среди других, а также граничить с ними. О времени говорят при сравнении разных длительностей, которые выражают скорость развития процессов развертывания, их темп, а также ритм. Пространство и время в философии всегда имеют определенную связь. Их категории являются материи.

Существуют различные концепции, которые имеют пространство и время. Философия их знает две:

Субстанциональная;

Реляционная.

Первая рассматривает и то, и другое как свободные сущности, существующие совершенно независимо от материальных объектов - то есть самостоятельно. Во втором случае они рассматриваются как между объектами, а также процессами. Вне этих объектов и процессов ни того, ни другого не существует.

Как уже говорилось выше, данные понятия рассматриваются и другими науками, однако их основные свойства помогла открыть именно философия. Пространство и время имеют следующие всеобщие свойства:

Неразрывная связь с материей, а также друг с другом;

Абсолютность;

Зависимость от процессов, а также от взаимодействий внутри материальных систем;

Единство непрерывного, а также прерывного в их собственной структуре;

Качественная и количественная бесконечность.

Различают метрические, а также топологические свойства времени и пространства. Топологические характеристики связаны с прерывностью и непрерывностью, ориентируемостью, связанностью, размерностью и так далее. Метрические характеристики отображают изотропность, бесконечность, конечность и прочее.

Всеобщие свойства пространства - это расположенность, протяженность, сосуществование разных элементов, возможность соединения элементов, увеличения или уменьшения их числа.

Метрические свойства в первую очередь связаны именно с протяженностью пространства. Они выражают то, как связаны пространственные элементы, каким законам их связи подчиняются.

Известны также специфические свойства пространства. К ним относят:

Симметрию и асимметрию;

Местоположение;

Расстояние между объектами;

Распределение поля и вещества;

Границы, которые определяют различного рода системы.

Всеобщие свойства времени - это:

Связь с атрибутами материи;

Длительность;

Ассиметричность и одномерность;

Направленность от прошлого к будущему;

Необратимость.

К специфическим свойствам времени можно отнести определенные периоды существования тел, одновременность различных событий, ритм процессов, темпы развития, а также взаимоотношения разных циклов развития, находящихся в одной системе.

Альберт Эйнштейн сумел доказать то, что в нашем мире временные и пространственные интервалы при переходе к другой системе отсчета всегда меняются. сделала наглядной ту глубокую связь, которая существует между пространством и временем. Также она показала, что существуют единое пространство, а также время. То пространство и время, которые мы ощущаем - это всего лишь проекции того самого единого времени и пространства. Они могут расщепляться в зависимости от того, как ведут себя тела.

ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ

ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ

всеобщие формы бытия материи, её важнейшие атрибуты. В мире нет материи, не обладающей пространственно-временными свойствами, как не существует П. и в. самих по себе, вне материи или независимо от неё. Пространство есть бытия материи, характеризующая её протяжённость, структурность, и взаимодействие элементов во всех материальных системах. Время - форма бытия материи, выражающая её существования, последовательность смены состояний в изменении и развитии всех материальных систем. П. и в. неразрывно связаны между собой, их проявляется в движении и развитии материи.

В домарксистской философии, а также в классич. физике П. и в. нередко отрывались от материи, рассматривались как самостоят. сущности или внеш. условия существования и движения тел. В концепции Ньютона абс. пространство понималось как бесконечная протяжённость, вмещающая в себя всю материю и не зависящая от к.-л. процессов, а абс. время - как текущая безотносительно к к.-л. изменениям равномерная длительность, в которой всё возникает и исчезает. В ньютоновской концепции П. и в. приписывались некоторые субстанциональные признаки - абс. самостоятельность и самодостаточность существования; вместе с тем П. и в. не рассматривались как порождающие субстанции, из которых возникают все тела. В материа-листич. натурфилософии и основывавшихся на её принципах физич. теориях преобладало атомистич. структуры материи: конечной, абсолютной и порождающей субстанцией признавалась лишь движущаяся , существующая и изменяющаяся в П. и в. как внеш. условиях бытия.

В религ. и объективно-идеалистич. учениях выдвигалась сходная П. и в. как всеобщих внеш. условий бытия тел, однако П. и в. трактовались как созданные вместе с материей богом или абс. духом. С точки зрения теологии к богу понятия П. и в. не приложимы: как высшая, бесконечная и творящая он внепространствен и существует не во времени, а в вечности, являющейся одним из его атрибутов. В субъек-тивно-идеалистич. концепциях выдвигались эклектич. и внутренне противоречивые толкования П. и в. как априорных форм чувств. созерцания (Кант) либо как форм упорядочения комплексов ощущений и опытных данных, установления между ними функциональных зависимостей (Беркли , Мах, позитивизм) .

Впервые подлинно науч. понимание П. и в. как всеобщих атрибутов и форм существования материи было выдвинуто и обосновано К. Марксом и Ф. Энгельсом. Учение диалектич. материализма о П. и в. получило глубокое в естествознании 20 в. Значит. вклад в совр. представлений о П. и в. внесла А. Эйнштейна: она раскрыла неразрывную П. и в. как единой формы существования материи (пространство-время) , установила единство пространственно-временной и причинно-следственной структуры мира, обнаружила относительность пространственно-временных характеристик тел и явлений.

Предметом диалектико-материалистич. теории П. и в. являются методологич. важнейших достижений совр. науки в понимании П. и в. для разработки целостного мировоззрения, всеобщих свойств П. и в. в их связи с др. атрибутами материи, теоретич. бесконечности П. и в. в количеств. и качеств. отношениях, изучение закономерностей науч. познания П. и в. и форм связи сменяющихся науч. теорий о П. и в.

К всеобщим свойствам П. и в. относятся: объективность и независимость от сознания человека; абсолютность как атрибутов материи; неразрывная связь друг с другом и с движением материи; от структурных отношений и процессов развития в материальных системах; единство прерывного и непрерывного в их структуре; количеств. и качеств. . Различают метрич. (т. е. связанные с измерениями) и топо-логич. (напр., связность, пространства и , одномерность, необратимость времени) свойства П. и в. Познание всеобщих свойств П. и в. является результатом длит. историч. развития науки, выделения в процессе обобщения и абстрагирования таких инвариантных характеристик многообразных пространственновременных отношений, которые проявляются на всех структурных уровнях материи.

Наряду с едиными характеристиками, которые в равной степени присущи как пространству, так и времени, им свойственны некоторые особенности, характеризующие их как различные, хотя и тесно связанные между собой, атрибуты материи. К всеобщим свойствам пространства относятся прежде всего протяжённость, означающая рядоположенность и сосуществование различных элементов (точек, отрезков, объёмов и т. п.) , возможность прибавления к каждому данному элементу некоторого следующего элемента либо возможность уменьшения числа элементов. Протяжённой можно считать любую систему, в?-poa возможны изменения характера связей и взаимодействий составляющих её элементов, их числа, взаимного расположения и качеств. особенностей. Это означает, что протяжённость тесно связана со структурностью материальных систем, имеющей атрибутивный . Непротяжённые объекты не обладали бы структурой, внутр. связями, способностью к изменениям. Пространству присуща также связность и непрерывность, проявляющаяся как в характере перемещения тел от точки к точке, так и в распространении физич. воздействий через различные поля (электромагнитное, гравитационное, ядерное) в виде близкодействия в передаче материи и энергии. Связность означает отсутствие к.-л. «разрывов» в пространстве и нарушения близкодействия в распространении материальных воздействий в полях. Вместе с тем пространству свойственна относит. , проявляющаяся в раздельном существовании материальных объектов и систем, имеющих определ. размеры и границы, в существовании многообразия структурных уровней материи с различными пространств. отношениями. Общим свойством пространства, обнаруживающимся на всех известных структурных уровнях, является трёхмерность, которая органически связана со структурностью систем и их движением. Все материальные процессы и взаимодействия реализуются лишь в пространстве трёх измерений. В одномерном или двумерном пространстве (линия, плоскость) не могли бы происходить взаимодействия вещества и поля. Абстрактные (концептуальные) многомерные пространства в совр. математике и физике образуются путём добавления к трём пространств. координатам времени и др. параметров, учёт взаимной связи и изменения которых необходим для более полного описания процессов. Однако не следует отождествлять эти концептуальные пространства, вводимые как способ описания систем, с реальным пространством, которое всегда трёхмерно и характеризует протяжённость и структурность материи, сосуществование и взаимодействие элементов в различных системах. С протяжённостью пространства неразрывно связаны его метрич. свойства, выражающие особенности связи пространств. элементов, и количеств. законы этих связей. В природе метрич. свойств пространства определяется неоднородностью структурных отношений в системах, в частности распределением тяготеющих масс и величиной гравитац. потенциалов, определяющих «искривление» пространства.

К специфич. (локальным) свойствам пространства материальных систем относятся симметрия и асим» метрия, конкретная форма и размеры, местоположение, расстояние между телами, пространств. распределение вещества и поля, границы, отделяющие различные системы. Все эти свойства зависят от структуры и внеш. связей тел, скорости их движения, характера взаимодействий с внеш. полями. Пространство каждой материальной системы принципиально незамкнуто, непрерывно переходит в пространство др. системы, которое может отличаться по метрич. и др. локальным свойствам. Отсюда проистекает многосвязность реального пространства, его неисчерпаемость в количеств. и качеств. отношениях.

К всеобщим свойствам времени (или временных отношений в материальных системах) относятся: объективность ; неразрывная связь с материей, а также с пространством, движением и др. атрибутами материи; длительность, выражающая последовательность существования и смены состояний тел. Длительность образуется из возникающих один за другим моментов или интервалов времени, составляющих в совокупности весь период существования тела от его возникновения до перехода в качественно иные формы. Выступая как своеобразная «протяжённость» времени, длительность обус542 ПРОТАГОР

ловлена общим сохранением материи и движения при их превращениях из одних форм в другие. Время сущест-вования каждого конкретного объекта конечно и прерывно, т. к. любой имеет начало и конец существования. Однако составляющая материя при этом не возникает из ничего и не уничтожается, а только меняет формы своего бытия. Благодаря общей сохраняемости материи и движения время её существования непрерывно, и эта непрерывность абсолютна, тогда как прерывность относительна. Непрерывности времени соответствует его связность, отсутствие «разрывов» между его моментами и интервалами.

Время одномерно, асимметрично, необратимо и направлено всегда от прошлого к будущему. Конкретными физич. факторами, характеризующими необратимость времени, выступают возрастание энтропии в различных системах, с течением времени количеств. законов движения тел.

Специфич. свойствами времени являются конкретные периоды существования тел от возникновения до перехода в качественно иные формы, событий, которая всегда относительна, процессов, скорость изменения состояний, темпы развития, временные отношения между различными циклами в структуре систем.

Развитие науки в 20 в. раскрыло новые аспекты зависимости П. и в. от материальных процессов. Из теории относительности и экспериментальных фактов совр. физики следует, что с увеличением скорости движения тел и приближением её к скорости света возрастает , относительно сокращаются линейные размеры в направлении движения, замедляются все процессы по сравнению с состоянием относит. покоя тел. Замедление временных ритмов происходит также под действием очень мощных гравитационных полей, создаваемых большими массами вещества (что проявляется, напр. , в красном смещении спектральных линий излучения т. н. белых карликов и квазаров, обладающих очень высокой плотностью и мощными полями тяготения) . При количеств. возрастании плотности вещества (до значений порядка1094 г/см3 и более) должны качественно меняться метрич., а возможно, и некоторые топологич. свойства П.и в. Из наблюдательных данных внегалактич. астрономии следует, что средней плотности вещества в Метагалактике порядка 10-31 г/см3 соответствует незамкнутое пространство отрицат. кривизны. Однако эти данные нельзя распространять на весь в целом, поскольку материя неоднородна и в мире существует бесчисленное структурных уровней и типов материальных систем со свойственными им пространственно-временными отношениями.

Энгельс Ф., Диалектика природы, Маркс К. и Энгельс Ф., Соч., т. 20; его ж е, Анти-Дюринг, там же; Ленин В. И., Материализм и , ПСС , т. 18; его же, Филос. тетради, там же, т. 29; Эйнштейн А., Основы теории относительности, М.- Л., 19352; Hьютон И., Математич. начала натуральной философии, М.- Л., 1936 ; Фок В. А., Теория П., В. и тяготения, M., 19612; Штейнман Р. Я., П. и в. , М., 1962 ; Мелюхин С. Т., Материя в её единстве, бесконечности и развитии, М., 1966 ; ГрюнбаумА., Филос. проблемы П. и в. , пер. с англ. , М., 1969 ; Бесконечность и Вселенная. Сб. ст. ,М., 1969 ; МостепаненкоА. М., Проблема универсальности осн. свойств П. и в. , Л., 1969 ; его же, П. и в. в макро-, мега- и микромире, М., 1974 ; П., В., М., 1971 ; Варашенков В. С., Проблемы субатомного П. и в. , М., 1979 ; Ахундов М. Д., Концепции П. и в. : истоки, эволюция , перспективы, М., 1982.

С. Т. Мелюхин.

Философский энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия . Гл. редакция: Л. Ф. Ильичёв, П. Н. Федосеев, С. М. Ковалёв, В. Г. Панов . 1983 .

ПРОСТРА́НСТВО И ВРЕ́МЯ

общие формы существования материи, а именно формы координации материальных объектов и явлений. Диалектич. и совр. показывают, что П. и в. не могут существовать вне материи и независимо от нее. Отличие этих форм друг от друга состоит в том, что пространство есть всеобщая форма сосуществования тел, время – всеобщая форма смены явлений. По Энгельсу, находиться в пространстве – значит быть в форме расположения одного возле другого, существовать во времени – значит быть в форме последовательности одного после другого. Пространство есть форма координации различных сосуществующих объектов и явлений, заключающаяся в том, что последние определ. образом расположены друг относительно друга и, составляя различные части той или др. системы, находятся в определ. количеств. отношениях друг к другу. Время есть общая форма координации явлений, сменяющих друг друга состояний материальных объектов, заключающаяся в том, что каждое (состояние), составляя ту или иную часть процесса, совершающегося в объекте, находится в определ. количеств. отношениях к др. явлениям (состояниям).

Пространств. характеристиками являются места объектов (при большом удалении объектов друг от друга или малости объектов эти места можно рассматривать как "точки" пространства), расстояния между местами, углы между различными направлениями, в к-рых располагаются объекты (отд. объект характеризуется протяженностью и формой, к-рые определяются расстояниями между частями объекта и их ориентацией). Врем. характеристики – "моменты", в к-рые происходят явления, продолжительности (длительности) процессов. Отношения между этими пространств.-врем. величинами наз. м е т р и ч е с к и м и. Существуют также и качеств., т о п о л о г и ч. характеристики – "соприкосновение" различных объектов или процессов, порядок их расположения, симметрия.

Пространств.-врем. отношения подчиняются специфич. закономерностям. В соответствии с наличием у материальных объектов и процессов неразрывно связанных противоположных сторон – целостности и дифференцированности, устойчивости и изменчивости, и в пространств.-врем. отношениях различают, с одной стороны, и длительность, с – порядок сосуществования и смены явлений. Протяженность объекта и длительность состояния (его "время жизни") выступают на первый план при рассмотрений объекта или состояния как целого; "порядка" выступает на первый план при рассмотрении отношений частей (объекта или состояния) или отношений различных объектов.

Согласно диалектич. материализму, П. и в. являются формами бытия дифференцированных объектов и процессов. Этим определяется всеобщий характер пространств.-врем. отношений и закономерностей. По мере углубления знаний о материи и движении углубляются и изменяются науч. представления о П. и в. Поэтому понять смысл и вновь открываемых закономерностей П. и в. можно только путем установления их связей с закономерностями взаимодействия и движения материи. Примером может служить неевклидова геометрия, реальный смысл к-рой стал ясен только после открытия релятивистских теорий гравитационного поля.

Непосредств. единство П. и в. выступает в движении материи; простейшая форма движения – перемещение – характеризуется величинами, включающими различные отношения П. и в. Совр. (см. Относительности теория) обнаружила более глубокое единство П. и в., выражающееся в совместном закономерном изменении пространств.-врем. характеристик систем при изменении движения последних, а также в зависимости этих величин от концентрации материи (масс) в окружающей среде.

С чисто пространств. (геометрич.) отношениями имеют дело лишь в том случае, когда можно отвлечься от движения тел и их частей. Тогда мир выступает как совокупность неизменных идеально твердых тел, расположенных вне друг друга, и внешние отношения этих тел сводятся к пространственным. С чисто врем. отношениями имеют дело в случае, когда можно отвлечься от многообразия сосуществующих объектов; тогда единственный "точечный" объект испытывает изменения состояния, характеризующиеся различными длительностями.

В реальном процессе измерения пространств. и врем. величин пользуются к.-л. системой отсчета.

Понятия П. и в. являются необходимой составной частью картины мира в целом и поэтому входят в философии. Учение о П. и в. углубляется и развивается вместе с развитием мировоззрения в целом, но особенно естествознания и прежде всего физики. Это объясняется тем, что свойства П. и в. имеют весьма существ. значение для физич. закономерностей, к-рые часто выражаются в виде зависимостей физич. величин от пространств.-врем. координат; кроме того, точные измерения пространств.-врем. величин производятся с помощью физич. устройств. Именно развитие физики в 20 в. привело к радикальной перестройке науч. представлений о П. и в. Из остальных наук значит. роль в прогрессе учения о П. и в. сыграла и в особенности .

Развитие физики, геометрии и астрономии в 20 в. подтвердило правильность воззрений диалектич. материализма на П. и в. В свою очередь диалектико-материалистич. концепция П. и в. позволяет дать правильную интерпретацию совр. физич. учения о П. и в., вскрыть неудовлетворительность как субъективистского понимания этого учения, так и попыток "развить" его, отрывая П. и в. от материи.

Пространств.-врем. отношения обладают не только общими закономерностями, но и специфическими, характерными для объектов того или иного класса, поскольку эти отношения определяются структурой материального объекта, его внутр. взаимодействиями и процессами. Поэтому такие характеристики, как размеры объекта (в частности, его форма), время жизни, ритмы процессов, типы симметрии, являются существ. параметрами объекта данного типа, зависящими также от условий, в к-рых он существует. Особенно важны и специфичны пространств.-врем. отношения в таких сложных развивающихся объектах, как биологич. или общество. В этом смысле можно говорить об индивидуальных П. и в. таких объектов (напр., о биологич. или социальном времени).

Основные концепции П. и в. Важнейшая филос. , относящаяся к П. и в., это о сущности П. и в., т.е. отношения этих форм бытия к материи, а также об объективности пространств.-врем. отношений и закономерностей.

На протяжении почти всей истории естествознания; и философии существовали две осн. концепции П. и в. Одна из них идет от древних атомистов – Демокрита, Эпикура, Лукреция, к-рые ввели пустого пространства и рассматривали его как однородное и (но не изотропное); понятие времени тогда было разработано крайне слабо. В время эту концепцию развил Ньютон, очистивший: ее от антропоморфизма. По Ньютону, П. и в. суть особые начала, существующие независимо от материи и друг от друга. Пространство само по себе (абс. пространство) есть "вместилище тел", абсолютно неподвижное, непрерывное, однородное (одинаковое во всех точках) и изотропное (одинаковое по всем направлениям), проницаемое – не воздействующее на материю и не подвергающееся ее воздействиям, и бесконечное; обладает тремя измерениями. От абс. пространства Ньютон отличал протяженность тел – их осн. , благодаря к-рому они занимают определ. места в абс. пространстве, совпадают с этими местами. Протяженность, по Ньютону, если говорить о простейших частицах (атомах), есть изначальное, первичное свойство, не требующее объяснения. Абс. пространство вследствие неразличимости своих частей неизмеримо и непознаваемо. Положения тел и расстояния между ними можно определять только по отношению к др. телам. Др. словами, наука и имеют дело только с относительным пространством.

Время в концепции Ньютона само по себе есть абсолютное и ни от чего не зависящее, чистая длительность как таковая, равномерно текущая от прошлого к будущему. Оно является пустым "вместилищем событий", к-рые могут его заполнять, но могут и не заполнять; ход событий не влияет на течение времени. Время универсально, одномерно, непрерывно, бесконечно, однородно (везде одинаково). От абс. времени, также неизмеримого, Ньютон отличал относит. время. Измерение времени осуществляется только с помощью часов, т.е. движений, к-рые являются достаточно равномерными. П. и в. в концепции Ньютона независимы друг от друга. Независимость П. и в. проявляется прежде всего в том, что расстояние между двумя точками и; промежуток времени между двумя событиями сохраняют свои значения независимо друг от друга в любой: системе отсчета, а отношения этих величин или скорости тел могут быть любыми.

Ньютон подвергал критике идею Декарта о заполненном мировом пространстве и о тождестве протяженной материи и пространства.

Концепция П. и в., разработанная Ньютоном, была господствующей в естествознании на протяжении 17–19 вв., т.к. она опиралась на науку того времени – евклидову геометрию и классич. механику. Законы ньютоновой механики справедливы только в инерциальных системах отсчета. Эта выделенность инерциальных систем объяснялась тем, что они движутся инерциально именно по отношению к абс. П. и в. и наилучшим образом соответствуют последним. Можно сказать, что часы в таких системах показывают равномерно текущее абсолютно универсальное время, а твердые тела, образующие пространств. "остов" такой системы, не деформируются при инерциальном движении. Конечно, измеренная скорость тела может не совпасть с его абс. скоростью, однако осн. механики, связывающий ускорение с создающей его силой, остается неизменным в любой инерциальной системе; инвариантны (неизменны) также и ускорение, и сами по себе. Если же перейти к произвольно движущимся ускоренным системам отсчета, то законы классич. механики окажутся неверными. Отсюда делался , что только при отнесении движения тел к абс. П. и в. получаются законы механики, оправдывающиеся на практике.

Ньютонова концепция П. и в. соответствовала всей физич. картине мира той эпохи, в частности филос. представлению о материи как изначально протяженной и инертной. Существ. противоречием концепции Ньютона было то, что абс. П. и в. оставались в ней непознаваемыми путем опыта. Согласно принципу относительности классич. механики, все инерциальные системы отсчета равноправны и невозможно отличить, движется система по отношению к абс. П. и в. или покоится. Это служило доводом для сторонников противоположной концепции П. и в., основы к-рой были сформулированы также еще в древности Аристотелем. Пространство, по Аристотелю, есть совокупность мест тел, а время – " движений"; время, в отличие от движения, течет всегда равномерно. В новое время т. зр. Аристотеля развил (очистив ее от телеологии) Лейбниц, опиравшийся также на нек-рые идеи Декарта. Особенность лейбницевой концепции П. и в. состоит в том, что в ней отвергается о П. и в. как о самостоят. началах бытия, существующих наряду с материей и независимо от нее. По Лейбницу, пространство – это порядок взаимного расположения множества индивидуальных тел, существующих вне друг друга, время – порядок сменяющих друг друга явлений или состояний тел. При этом Лейбниц в дальнейшем включал в понятие порядка также и понятие относит. величины. Представление о протяженности отд. тела, рассматриваемого безотносительно к другим, по концепции Лейбница, несостоятельно. Пространство есть ("порядок"), применимое лишь ко мн. телам, к "ряду" тел. Можно говорить только об относит. размере данного тела, в сравнении с размерами других тел. Если бы других тел не существовало, то нельзя было бы говорить о протяженности данного тела. Протяженность тела имеет смысл лишь постольку, поскольку тело рассматривается как часть мира. То же можно сказать и о длительности: понятие длительности применимо к отд. явлению постольку, поскольку оно рассматривается как звено в единой цепи событий. Протяженность любого объекта, по Лейбницу, не есть первичное свойство, а обусловлено силами отталкивания, действующими внутри объекта; внутренние и внешние взаимодействия определяют и длительность состояния; что же касается самой природы времени как порядка сменяющихся явлений, то оно отражает их причинно-следств. связь.

Логически концепция Лейбница связана со всей его филос. системой в целом. Осн. свойством частиц Лейбниц считал , стремление к действию и движению. Представления о материи древних атомистов и Ньютона, рассматривавших мир как конгломерат независимых частиц, связанных воедино лишь случайными столкновениями или мистич. силами дальнодействия, Лейбниц считал неудовлетворительными. Идея абс. атомизма не объясняет целостности объектов, их внутр. согласованности, она противоречит "гармонии", единству мира. Правда, Лейбниц понимает гармонию и активность в идеалистич., телеологич. духе: атомы – это монады, духовно отображающие мир. Но наука той эпохи не располагала данными, к-рые дали бы возможность рационально объяснить " " единства и целостности материальных объектов. Однако лейбницева концепция П. и в. не играла существ. роли в естествознании 17–19 вв., т.к. она не могла дать ответа на вопросы, поставленные наукой той эпохи. Прежде всего воззрения Лейбница на пространство казались противоречащими существованию вакуума (только после открытия поля в 19 в. проблема вакуума предстала в новом свете); кроме того, они явно противоречили всеобщему убеждению в единственности и универсальности евклидовой геометрии (если геометрия, обусловлены характером сил, то мыслима возможность иных пространств. отношений, чем евклидовы); наконец, концепция Лейбница казалась непримиримой с классич. механикой, поскольку признание чистой относительности движения не дает объяснения преимуществ, роли инерциальных систем. Ответ Лейбница, в к-ром он указал на устойчивых ("фиксированных") состояний материи, служащих "базисом" П. и в., не был понят в то время. Вообще, одностороннее подчеркивание Лейбницем "порядка" как гл. характеристики П. и в. казалось несовместимым с объективностью и "неизменностью" метрич. свойств П. и в., на к-рые опиралась наука. Поправки Лейбница, к-рый в ходе дискуссии с учеником Ньютона Кларком включил в понятие "порядка" также и метрич. отношения, не были приняты во . Т.о., современная Лейбницу оказалась в противоречии с его концепцией П. и в., к-рая строилась на гораздо более широкой филос. основе. Только два века спустя началось накопление науч. фактов, говоривших в ее пользу. Понятия П. и в. в философии и естествознании 18–19 вв.

Философы-материалисты 18–19 вв. решали проблему П. и в. в основном в духе концепций Ньютона или Лейбница, хотя, как , полностью не принимали к.-л. из них. Нек-рые философы 17 в. (напр., Локк) под влиянием успехов механики перешли от концепции Лейбница к концепции Ньютона. Большинство философов-материалистов выступало против ньютоновского пустого пространства. Еще Толанд указывал, что представление о пустоте связано с взглядом на материю как на инертную, бездеятельную. Таких же взглядов придерживался и Дидро. Еще далее в критике Ньютона шел Бошкович, к-рый рассматривал материю как состоящую из частиц – силовых центров; понятие протяженности, по Бошковичу, применимо не к отд. частице, а только к системе частиц.

Ближе к концепции Лейбница стоял и Гегель. Он критикует представление Ньютона о времени как потоке, увлекающем все в своем течении, и о пустом, ничем не заполненном пространстве. Вместе с тем Гегель не соглашается со сведением пространства к порядку вещей; пространство не совпадает и с протяженностью отдельных вещей, ему присущи свои специфич. отношения и закономерности. Гегель подчеркивает единство П. и в. как моментов движения. Только в представлении, пишет он, П. и в. совершенно отделены друг от друга. Однако утверждая, что понятие материи производно от понятий П. и в., Гегель теряет , высказанную уже Лейбницем, что пространств. и врем. отношения определяются взаимодействием.

Одним из самых замечат. открытий 19 в. было создание неевклидовой геометрии Лобачевским, Бойаи и Риманом (см. Пространство в математике).

Неевклидова геометрия противоречила ньютоновой концепции П. и в. Отвергнув ее, Лобачевский утверждал, что геометрич. свойства, будучи наиболее общими физич. свойствами, определяются общей природой сил, формирующих тела.

В концепциях субъективных идеалистов и агностиков проблемы П. и в. сводятся гл. обр. к вопросу об отношении П. и в. к сознанию, восприятию. Беркли отвергал ньютоновское абс. П. и в., но рассматривал пространств. и врем. отношения субъективистски, как порядок восприятий. Понятно, что при этом не было и речи об объективных геометрич. и механич. законах. Поэтому берклеанская т. зр. не сыграла существ. роли в развитии науч. представлений о П. и в. Иначе обстояло дело с воззрениями Канта, к-рый сначала примыкал к концепции Лейбница. Противоречие этой концепции и естеств.-науч. взглядов того времени привело Канта к принятию ньютоновой концепции и к стремлению философски обосновать ее. Главным здесь было объявление П. и в. априорными формами человеч. созерцания. Взгляды Канта на П. и в. нашли немало сторонников в конце 18 в. – 1-й пол. 19 в. Их несостоятельность была доказана лишь после создания и принятия неевклидовой геометрии: сама возможность различных геометрий и определить их области применения на основании опыта отвергает .

Кризис механистич. естествознания на рубеже 19–20 вв. привел к возрождению на новой основе субъективистских взглядов на П. и в. Критикуя концепцию Ньютона, Мах снова развил взгляд на П. и в. как на "порядок восприятий", подчеркивая опытное происхождение аксиом геометрии. Но понимался Махом субъективистски, поэтому и геометрия Эвклида, и геометрия Лобачевского и Римана рассматриваются им просто как различные способы описания пространств. соотношений. Неудивительно поэтому, что Мах отрицательно отнесся к теории относительности. Критика субъективистских взглядов Маха па П. и в. была дана Лениным в "Материализме и эмпириокритицизме".

Развитие представлений о П. и в. в 20 в. Метрические свойства П. и в. Кардинальное изменение физич. представлений о материи (прежде всего открытие физич. полей – см. Поле физическое) привело к коренной перестройке учения о П. и в. Совр. физич. П. и в.– теория относительности – показала, что при переходе от одной системы отсчета к другой, движущейся относительно первой, пространств. и врем. величины (расстояния, углы, промежутки времени, частоты) изменяются. Явления, одновременные в одной системе отсчета, неодновременны в другой. Остается неизменным при переходе от одной системы отсчета к другой только пространств.-врем. интервал между событиями. Теория относительности ввела новое понятие – "пространства-времени" как единой формы координации явлений. Разделение координации на чисто пространственную и чисто временную оказывается относительным: события, сосуществующие в одной системе (координированные только пространственно, расположенные в разных местах), в другой системе являются также и последовательными во времени (однако сама последовательность во времени таких событий, к-рые могут быть связаны отношением причины и следствия, не может измениться). Т.о., расстояния и длительности приобретают полную определенность только в той или иной системе отсчета.

Из сказанного неизбежно следует об ограниченности ньютоновой концепции абс. П. и в. Теория относительности логически непримирима с представлением о пустом пространстве, имеющем "собств." размеры, и с представлением о пустом времени, обладающем "собств." длительностью. Совр. физика подтвердила правильность концепции П. и в., идущей от Лейбница и развитой в дальнейшем диалектич. материализмом. Теория относительности показала, что именно играет роль физич. агента, посредством к-рого осуществляется пространств.-врем. явлений. Эта координация такова, что можно говорить об "индивидуальном", или локальном, П. и в. для каждой замкнутой системы.

Дальнейший шаг в развитии физич. представлений о П. и в. был сделан общей теорией относительности. Согласно этой теории, инерциальные системы, занимающие особое среди любых возможных систем отсчета (только в таких системах верны законы сохранения), выделяются не тем, что они инерциальны по отношению к абс. П. и в., как полагали последователи Ньютона, а тем, что материальные тела, базисом таких систем, не испытывают заметных внешних воздействий и совершают свободное движение в поле тяготения. Отсюда следует, что инерциальная система является таковой только локально, как в пространственном, так и во врем. отношении, т.е. только по отношению к ограниченному кругу явлений. Так было разрешено , к-рое в свое время не могла разрешить концепция Лейбница. Согласно общей теории относительности, поле тяготения проявляется в характере связи пространств. и врем. величин, или в метрике пространства-времени. Т. н. кривизна пространства-времени, определяющая их метрику (геометрию), зависит от распределения и движения материи – источника поля тяготения, причем эта геометрия не евклидова, а риманова. В поле тяготения имеет место разный ход времени (темп процессов) в разных точках поля; в различных местах поля различны также расстояния, разделяющие данные события. В поле тяготения невозможна синхронизация часов во всем пространстве. Только в статич. поле тяготения могла бы существовать "мировая" , со своим "мировым" временем во всей системе, но и такая система была бы локальна, а не универсальна. Изменение темпа процессов (хода времени) происходит, в частности, и при плавном ускорении (или замедлении) системы. Это создает возможность влиять на местный "ход времени".

Дальнейшее развитие общей теории относительности связано с космологич. проблемами – структурой П. и в. в наблюдаемой части мира в целом, нулевым "фоном", по отношению к к-рому изменяется метрика пространства-времени в поле тяготения (А. А. Фридман). Метрика "фона" определяется средней плотностью и давлением в "мире". Предположение об изменяющейся метрике нашей части мира нашло подтверждение в открытом Хабблом красном смещении.

Вполне понятно, что все окружающие нас предметы обладают определёнными размерами (ширина-высота-длина - параметры их протяжённости в пространстве), они перемещаются (изменение, движение) относительно друг друга или вместе с планетой Земля - по отношению к другим космическим телам: звёздам, планетам, созвездиям, галактикам. Точно также все предметы изменяются (перемещаются, движутся) во времени: они возникают в процессе взаимодействия материальных образований, развиваются и переходят из одних форм в другие.

Поэтому пространство и время являются всеобщими формами бытия - атрибутами - материальных систем. Не может существовать предмета, который находился бы вне пространства и времени, как нет пространства и времени существующих сами по себе, вне постоянно движущейся (изменяющейся) материи.

В истории философии сложились две концепции относительно понимания пространства и времени, которые можно обозначить как концепции Демокрита-Ньютона (субстанциональная) и Аристотеля-Лейбница (реляционная). Суть их заключается в выяснении вопроса: в каком отношении находятся пространство и время к материи.

Субстанциональная концепция . Она складывалась в метафизическом русле в соответствии с принципами классической механики, которые интуитивно предполагали древние мыслители, а фундаментально обосновал в первой четверти ХVIII столетия Исаак Ньютон. Пространство рассматривалось как бесконечная пустая протяжённость, вмещающая в себя все тела (предметы). Время рассматривалось как равномерный поток длительности, не зависящий от каких-либо процессов, оно абсолютно. Материя существует сама по себе и как бы "погружена" в пространство и время. Соответственно отношение между пространством, временем и материей представлялось как отношение между самостоятельными субстанциями.

Реляционная концепция (лат. - относительный). Она зародилась в русле диалектической традиции - Аристотель, Лейбниц, Гегель; была сформулирована в диалектическом материализме и окончательно подтверждена теорией относительности Эйнштейна, который вскрыл непосредственную связь пространства и времени с движущейся материей и друг с другом. Фундаментальный вывод, следующий из теории относительности, гласил: пространство и время не существуют без материи, их метрические свойства создаются распределением и взаимодействием материальных масс, то есть гравитацией. Сам Эйнштейн, отвечая на вопрос о сути своей теории, говорил, что раньше считали, что если каким-нибудь чудом все материальные вещи исчезли бы вдруг, то пространство и время остались бы. Согласно же теории относительности, вместе с вещами исчезли бы и пространство, и время.

Эйнштейн Альберт (1879-1955 гг.), физик-теоретик, один из основателей современной физики. Родился в Германии в обеспеченной еврейской семье, с 1893 г. жил в Швейцарии. В 1900 г. в Цюрихе закончил политехникум, в 1902-1909 гг. работал в патентном бюро в Берне. В дальнейшем занимался научной и педагогической работой в Бернском, Женевском, Пражском и Берлинском университетах. Создал частную (1905 г.) и общую (1907-1916 гг.) теории относительности. Открыл закон взаимодействия массы и энергии. Автор основополагающих трудов по квантовой теории вещества и поля: ввёл понятие кванта света, как "порции" света, в виде которой он существует, впоследствии именуемого фотоном (само слово "фотон" ввёл в научный оборот в 1926 г. физик Н. Льюис), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии, предсказал индуцированное излучение. Развил статистическую теорию броуновского движения, заложив основы теории флуктуации, создал квантовую статистику Бозе-Эйнштейна. Нобелевский лауреат 1921 г. за труды по теоретической физике. Парадокс: в 1907 г. Эйнштейн участвовал в конкурсе по кафедре теоретической физики Венского университета на должность приват-доцента, представив в качестве конкурсной работы опубликованную им статью, по новым на тот момент научным взглядам в области квантовых явлений: факультет признал работу неудовлетворительной, а 14 лет спустя за эти исследования Нобелевский комитет присудили ему свою премию. Преследуемый нацистами за идейную борьбу против фашизма, Эйнштейн в 1933 г. эмигрировал в США, где работал над проблемами космологии и единой теории поля. В 1940 г. участвовал в написании коллективного письма учёных-физиков президенту США Ф. Рузвельту об опасности для планеты, создаваемого в Германии ядерного оружия, которое стимулировало и американские ядерные испытания. Иностранный член-корреспондент РАН (1922 г.), иностранный почётный член АН СССР (1926 г.). Один из инициаторов создания государства Израиль.

Идеи Эйнштейна послужили основой для представления материалистической картины мира, исходящей из единства пространства и времени с материей и её движением. По признанию Эйнштейна, на его философское мировоззрение оказали влияние взгляды Канта, Юма и Маха. Особенностью собственного мировоззрения стал рационализм. Рационализм Эйнштейна нашёл выражение в его взглядах на идеал физической теории, который он мыслил как единую теорию геометризированного поля. Его онтологический рационализм заключался в представлении природы, как строго детерминированной системы, включающей неопределённости и случайности.

Что же такое пространство и время в философском представлении?

Пространство - форма бытия материи (атрибут) со свойством протяжённости всех взаимодействующих во времени компонентов. (Компонент может являть собой как отдельный предмет (тело), так структуру и даже систему, в зависимости от функционального подхода к пространству.)

Время . - форма бытия материи (атрибут) со свойствами длительности и последовательности смены состояний в пространстве.

Все свойства пространства и времени неразрывны, взаимосвязаны с материальными образованиями (телами, предметами, структурами, системами), внутри и между которыми пребывают и развиваются те или иные формы движения. Существуют общие, а также особенные свойства пространства и времени.

Общие свойства пространства:

• - объективность;
• - бесконечность;
• - взаимосвязь со временем и с движением;
• - протяжённость;
• - единство прерывности и непрерывности: прерывность относительна по отношению к двум (или нескольким) взаимодействующим системам в пространстве; непрерывность - абсолютна, потому как пространство обладает связностью, в нём не может быть дискретности.

Общие свойства времени:

• - объективность;
• - вечность;
• - взаимосвязь с пространством и с движением;
• - зависимость от структурных характеристик материальных систем;
• - единство прерывности и непрерывности: у времени нет естественных объективных перерывов, оно всеобъемлюще и течёт даже там, где могут образовываться пространственные пустоты, поэтому связный подход характерен для всех процессов и явлений во времени, так как они взаимосвязаны между собою потенциально и актуально: прошлое - настоящее - будущее.

Особенные свойства пространства и времени:

• - для пространства - трёхмерность (высота-ширина-длина), симметрия и асимметрия, формы и размеры, местоположение, расстояние между предметами, распределение вещества, поля и космического вакуума;
• - для времени - одномерность, асимметричность, необратимость, то есть направленность всегда от прошлого к будущему, ритм процессов, скорость изменения состояния, неповторяемость, длительность.

В отношении бесконечности, как общего свойства пространства и времени, необходимо пояснение. Поскольку материя абсолютна, несотворима и неуничтожима, постольку она существует вечно, а вечность - это бесконечность времени независимо от его интервалов: от секунд до вселенских эпох, причём неважно для каких именно материальных систем. Поэтому всякие допущения конечности времени неизбежно приведут либо к теологическим гипотезам о сотворении мира и времени Богом, либо к идеалистическим концепциям мироздания.

Материя бесконечна в своих пространственно-временных формах бытия . Из теоретических принципов астрофизики и астрономии следует, что спектральные линии галактик Вселенной смещены в красную сторону спектра, и это смещение свидетельствует об их взаимном удалении друг от друга. Этот вывод вытекает из теории "Большого взрыва". Определено и время этого, порождающего вселенскую жизнь, события - примерно 14 млрд лет. Явившись из космического вакуума, взорвалась некая туманность, представляющая материальную субстанцию, а её фрагменты с колоссальной скоростью стали разлетаться в синергетическом вихре. Из этих фрагментов впоследствии стали образовываться звёзды, затем галактики, которые продолжали движение по инерции, созданной субстанциональным взрывом, расширяя пространство Вселенной. Есть естественнонаучные основания считать, что предполагаемое пространственное расширение является не только внутригалактическим процессом, а во Вселенной кроме нашей Метагалактики существует бесчисленное множество других космических систем. С философской точки зрения это суждение - объективный факт, так как в материальном мире, в его бесконечных пространственно-временных формах существуют самые разнообразные структурные образования материи с многомерными элементами, в том числе и социальной организации. Но классический вопрос для Вселенной и Земли остаётся - а как же естественный материальный процесс во времени и пространстве будет происходить дальше?

Существует несколько вариантов:

• - первый - движение, начало которому было положено в результате "Большого взрыва" будет продолжаться бесконечно;
• - второй - движение, начавшись в момент "Большого взрыва", расширит нашу Вселенную до бесконечности, затем наступит замедление и остановка. А вот энергии материи (возможно энергии космического вакуума, как вида материи) к сжатию уже не хватит и Вселенная "застынет" - будут происходить только внутривселенские процессы; - третий - скорость галактик постепенно замедлится, вплоть до полной остановки, а затем они двинутся назад в точку своего первичного "хлопка", где и исчезнут, растворившись в космическом вакууме, а с ними трансформируется в абиотику социальная материя на тех планетах, где она имелась. Следующий этап развития материи - новый Вселенский взрыв. Для пояснения этих вариантов сделаем уточнение: в конце XX в. учёные ряда стран провели совместный эксперимент в рамках программы "Наблюдение внегалактического излучения с аэростата и исследования геомагнетизма". Выводы научной экспедиции оказались уникальными: наша Вселенная устроена так, что кинетическая энергия её расширения и потенциальная энергия вещества в ней уравновешены. Это означает, что она плоская и выстроена по геометрии Евклида (III в. до н.э.), а не Б. Римана (1826-1866 гг.) и Н. Лобачевского (1792-1856 гг.). Три весьма своеобразные геометрически обоснованные точки зрения мыслителей-математиков прогнозировали не только возможную форму Вселенной, они определяли её судьбу во времени и пространстве. Учёные-экспериментаторы пришли к выводу, что если наша Вселенная построена по Б. Риману, подобно шару, она должна расширяться, доходя до максимального радиуса кривизны, потом начнёт сжиматься и в конце концов коллапсирует. По геометрии Н. Лобачевского (эллипс, криволинейное движение) Вселенная будет расширяться бесконечно, причём по истечении бесконечного времени сохранит некую скорость. По геометрии Евклида Вселенная тоже должна расширяться бесконечно, но при этом скорость расширения непременно падает, пока не станет равной нулю. Тогда Вселенная растянется до бесконечности. Главное здесь то, что расширение Вселенной никогда не сменится сжатием, для этого у неё просто не хватит материи. Она будет развиваться в вечности. В этом заключается сегодня естественнонаучный и философский ответ на проблему бытия Вселенной и бытия человека в ней.

Евклид (III в. до н.э.), древнегреческий математик. Работал в Александрии. Основной труд "Начало" (15 книг), содержащий основы древней математики - в плоскости, элементарной геометрии, теории чисел, общей теории отношений и метода определения площадей и объёмов, включавшего элементы теории пределов.

Лобачевский Николай Иванович (1792-1856 гг.), российский математик, создатель неевклидовой геометрии, труды по алгебре, математическому анализу, теории вероятностей, механике, физике и астрономии. Родился 20 ноября (1 декабря) 1792 г. в Нижнем Новгороде. Учился в Казанском университете. В 1811 г. получил степень магистра, в 1814 г. стал адъюнктом, в 1816 г. экстраординарным, в 1822 г. ординарным профессором. Заведовал университетской библиотекой, был хранителем музея, с 1827 по 1846 г. ректор Казанского университета. Его математическое открытие, доказывающее, что существует не одна "истинная" геометрия (1826 г.), не получило научного признания. В 1832 г. при обсуждении в Петербургской Академии наук идеи "воображаемой" (термин Н. Лобачевского; понятие "неевклидовая геометрия" позднее ввёл в научный оборот немецкий математик К. Гаусс) геометрии, против неё, как незаслуживающей внимания членов академии, выступили авторитетные математики N. Остроградский и В. Буняковский; резкая критика открытия Лобачевского продолжалось в тиражируемом журнале Ф. Булгарина и завершилось его снятием в 1846 г. (по совокупности обстоятельств) с должности ректора университета, освобождения от должности профессора и других университетских должностей. Лишь во 2-й половине XIX в. открытие Н. Лобачевского было по достоинству оценено научным сообществом, что позволило перевернуть существовавшее более 2-х тысяч лет учение Евклида о природе пространства. В 1993 г. в Российской Академии наук была учреждена премия имени Н.И. Лобачевского. Имя Н.И. Лобачевского присвоено Нижегородскому государственному университету.

Риман Бернхард (1826-1866 гг.), немецкий математик, положивший начало геометрическому направлению в теории аналитических функций. Рассматривал геометрию как учение о непрерывных совокупностях любых однородных объектов (многообразиях). Ввёл так называемые римановы пространства и развил их теорию: по окружности - риманова геометрия. Выдвинул ряд основных идей типологии. Известны собственные работы по алгебраическим функциям, аналитической теории дифференциальных уравнений, распределению простых чисел, тригонометрическим рядам и теории интеграла. Риманова геометрия (1854 г.) изучает свойства многомерных пространств, в малых областях которых имеет место евклидова геометрия.

Отметим и то, что исследование пространственно-временных характеристик человеческого бытия, а также естественных его факторов - это прерогатива не только философии, оно осуществляется многими науками и прикладными дисциплинами. Другой вопрос, что философия в вопросах пространственно-временного бытия даёт ответы на всеобщие человеческие и естественные проблемы, а частные науки ориентированы на описание и анализ предметных проблем. Обратимся к некоторым из них:

• - история - историческое время несравнимо с физическим временем, так как имеет свою собственную структуру, в которой субъекты истории овладевают временем и пространством, организуя события и одновременно переживая их. Историческое время исчисляется поколениями, веками, эпохами. Его особенным свойством является то, что за точку отсчёта берутся те или иные общественные события, которые остались в памяти поколений и сыграли существенную роль. Интересна теория исторического сжатия времени с пространственной динамикой и результатами его протекания для человечества: Античные времена охватывали пять тысячелетий (ведение примитивного хозяйства); Средневековье "уложилось" уже в одну тысячу лет (развитие ремёсел); Новое время заняло всего 300 лет (скачок в естественных науках, становление производства); Новейшее время уложилось в сотню лет, а событий произошло множество (появление супертехнологий, мощная социальная динамика). Сегодня история буквально творится на наших глазах, многие люди просто не успевают приспосабливаться к быстро меняющимся условиям бытия. Целые поколения людей поэтому не понимают друг друга, так как жили и живут по сути в разные и по-разному адаптированные ими исторические периоды времени;
• - политология - политическое время. Оно и в физическом, и в реальном властном проявлении - уникальное общественное явление. В своём формальном проявлении политическое время - это специфическое бытие народов, наций, стран, государств, содружеств, союзов, где осуществляется политическое господство, действуют политические режимы, реализуются гражданские свободы, где политико-правовые механизмы институционального регулирования прошли длительную адаптацию. Политика, отражая отношения по поводу власти, становится реальным временем, когда удовлетворяет общественные потребности;
• - социология - социальное время. В социальном пространстве мы наблюдаем ускорение темпов человеческого развития, темпов социализации, вызванных общественными явлениями, и потому в одну и ту же единицу фактического времени сейчас укладывается всё большее количество социальных явлений: в семье, в учебной группе, в профессиональном коллективе, в государственной структуре. Другой вопрос - когда мы оцениваем социальное явление с общественной точки зрения (институционально, то течение времени одно) и с персональной точки зрения, когда человек, индивид решает свои личные проблемы (здесь протекание временных процессов иное - персонифицированное);
• - биология - биологическое время. Живые структуры обладают особыми свойствами пространства и времени. Биологическое время - это время жизнедеятельности организмов от белковых до приматов, то есть до человека. Биологическое время - это время когда в живом организме происходит обмен веществ, способствующий его жизненным функциям. Продлить или сократить время жизнедеятельности организма - задача многомерная. Для человека и биомира она глобальная. Как люди, так и животные постоянно сталкиваются с проблемой возможного сокращения времени своего функционирования - экологической угрозой. Техногенный процесс охватил всю цивилизацию, в этом есть как технические плюсы, так и социальные минусы, разбирать которые мы сейчас не будем, отметим лишь для организма человека только один факт - искривление естественного течения времени при переводе с "летнего" на "зимний" режим функционирования и обратно. В ходе такого насильственного временного сдвига реально страдает множество людей, особенно больных и пожилого возраста, которых никогда не поймёт и не поддержит государство, невоспринимающее биологическое время, а это уже уровень социального времени на стыке с политическим;
• - психология - психологическое время. Оно связано с индивидуально-эмоциональными переживаниями человека. Напряжённость, как бы растягивает время, а удовольствие, радость достаточно скоротечны, они "уплотняют" время. Человек, поступая так или иначе, действует двояко, как рационально, так и эмоционально. Его собственное Эго соприкасается с подсознательным Оно и при воздействии общественного Супер-Эго, имеющего нормативный характер, составляет индивидуальный психологический тип поведения, то есть мотивированность поступков, с учётом психологического времени, может быть достаточно разнообразной.