Man verehre ferner den, der dem vieh sein futter gibt und dem Menschen Speise und Trank, so viel er geniessen mag

Вид материала

Документы

Содержание Возможно ли заключить о свойствах пространства

Подобный материал:

• Конвенция между, 802.37kb.
• Bausteine interkultureller Persönlichkeitsentwicklung und Erfassung ihrer Vergleichbarkeit, 136.18kb.
• И. Тихомиров Проблема и метод Кантовой критики познания, 785.5kb.
• Сухопутные войска Центральной группы войск Авторы: Алеш Готтмар и майор Др. Павел Минаржик,, 263.46kb.
• Swester Katrei Meister Ekecharttes Tohter von Strazburc╩, ╚Von dem Adel der Sele╩,, 131.37kb.
• Урок круглый стол по теме «Охрана окружающей среды», 37.69kb.
• Friedrich Nietzsche "Vom Nutzen und Vorteil der Historie fur das Leben", 1385.88kb.
• Friedrich Nietzsche "Vom Nutzen und Vorteil der Historie fur das Leben", 1092.45kb.
• Institut auf dem rosenberg (St. Gallen) Возраст, 63.89kb.
• Тема «Wir malen, bauen, basteln». Раздел 2 «Wir lesen und schreiben», 20.92kb.

n·сотни тысяч лет – n·10⁵ и maximum n·10¹¹.

Я оставляю в стороне огромную область существующих яв­лений, [эмпирическая база которых] пока очень непрочна и ко­торые сейчас являются областью, охваченной космогоническими и научными гипотезами, в лучшем случае.

Но совершенно ясно, что за пределами, здесь указанными, перед нами вскрывается целый мир, может быть, гораздо более мощных необратимых явлений, связанных, например, с уничто­жением материи и созданием лучистой энергии, с эволюци­ей галактических систем и т. д.

Для поставленных мной задач указанные шесть областей, богатых точно эмпирически установленными научными фактами и обобщениями, достаточны.

Из этой области явлений, уже вошедших в научную мысль, не безопасно идти в область космогонии и гипотез.

Я вернусь еще к тому, что позволяют заключить эти шесть групп необратимых процессов в связи со структурой пространст­ва-времени.

ВОЗМОЖНО ЛИ ЗАКЛЮЧИТЬ О СВОЙСТВАХ ПРОСТРАНСТВА

ИЗ ИЗУЧЕНИЯ ПРИРОДНЫХ ЯВЛЕНИЙ И ТЕЛ?


97. Перейдем теперь к основному вопросу: можем ли мы, изучая свойства явлений, связанных с временем, говорить о проявляющихся при этом свойствах самого времени, его структу­ре, а не только о свойстве явлений.

Еще недавно натуралист ответил бы на это определенно от­рицательно.

И еще недавно в блестящих и глубоких страницах А. Пуан­каре изложил точку зрения XIX столетия⁵⁹.

Ученые изучали явления, а не время. Явления совершались во времени и в пространстве, но не давали никакого представле­ния о времени и пространстве, которые мыслились абсолютными, независимыми друг от друга, стоящими вне действия каких бы то ни было явлений, в них совершавшихся, но их не отражав­ших.

Столкнувшись с трудностями такого представления для неко­торых явлений, шедших вне материальной среды и не допускав­ших ее прямого участия (например, световые лучи в космиче­ском пространстве), создавали всемирный эфир, проникавший все пространство, и считали, что в научных явлениях отражают­ся свойства его, а не пространства.

До последних десятилетий пространство и время стояли вне научного кругозора. Научных фактов о времени и пространстве не было.

Научное представление ученого XVII – XIX вв. было всегда сложным: за областью конкретной реальной природы, охватывае­мой наукой и меняющейся от дальнейшего хода знаний, и за областью непрерывно развивающейся математической мысли на­ходилась область абсолютной среды, в которой изучались явления природы – пространства и независимого от него времени; про­странство оставалось неподвижным и долго, с Гюйгенса, прини­малось заполненным «эфиром» – не веществом, и не пустотой, время вечно «текло».

Пространство и время занимали в концепции ученых XVII – XX столетий то место, которое отдается «божественному нача­лу», допускавшемуся в разной форме огромным большинством научных исследователей. Для Ньютона, введшего в науку свое понимание этих представлений, они и были непосредственными проявлениями – атрибутами – Божества. Они стояли вне Мира, изучаемого наукой, но этот Мир находился в них.

Все философские представления о пространстве и времени, связанные с идеалистической философией и кантианством в раз­ных его проявлениях, неизбежно находились вне круга работы ученого, так как пространство и время представлялись иллюзией или являлись неизбежными и неподвижными формами нашего мыслительного аппарата.

98. Для времени царило старое представление Гераклита из Милета, ярко высказанное больше 2500 лет назад, введенное в научную мысль более 200 лет назад Ньютоном. Пространство и время Ньютона, введенные им в точные формулы и столь же точно и определенно логически выраженные, не могли возбуж­дать сомнения, так как всегда выводы из этих вычислений при­водили к всё более и более точному охвату природы. Оставлять их в стороне казалось правильным.

Но как быть теперь, когда не только наука, но и философия должны считаться не с временем и пространством, независимы­ми и абсолютными, а с их «амальгамой» (Бергсон), с неде­лимым представлением – с временем-пространством как основой реальности.

Время-пространство не есть соединение времени и пространст­ва Ньютона, есть их глубочайшее изменение. Нет времени Нью­тона, которое непрерывно «течет»: «Абсолютное, настоящее и математическое время само по себе и по своей собственной при­роде равномерно течет безотносительно ко всему внешнему...». «Абсолютное пространство по своей собственной природе и без­относительно ко всему внешнему остается всегда неизменным и неподвижным»⁶⁰.

Эти время и пространство уходят с нашего горизонта.

Новое Время-Пространство не только подлежит нашему науч­ному изучению хотя бы потому, что исчезает из научного обихо­да эфир. Пространство, несомненно, имеет строение, и оно неот­делимо от времени.

Научное явление не может в научной работе отделяться от Времени-Пространства, оно есть его свойство, а не свойство в нем.

Во всяком случае, натуралист не имеет никаких оснований допускать такое отделение, пока [научный опыт] и наблюдение этого от него не потребуют.

Заставлявшее его прежде это делать – уверенность в ньюто­новом толковании тяготения и всех с этим связанных бесчислен­ных следствий – сейчас отпало. Отпало тем самым и соображе­ние А. Пуанкаре.

Ученый должен сейчас рассматривать пространство-время как такую же реальность, как всякое изучаемое им другое при­родное явление или устанавливаемый им научный факт.

Пространство-время как единое и нераздельное входит во все его наблюдения. Исторически установленное другим путем пред­ставление о существовании в Мире неразделимого пространства-времени, лежащего в основе всех научных эмпирических фактов, может по существу быть рассматриваемо как такое же эмпири­ческое научное обобщение, каким является материя или движе­ние.

99. Исследователь природы не может сейчас по отношению к времени (и к пространству) становиться на точку зрения идеа­листических или критических философов не только потому, что их пространство и время находятся вне соприкосновения с мате­риалом его мышления, суть формы, в которые этот материал вливается или по которым он распределяется, но потому, что все эти философские системы исходили из ньютонова представления о времени и пространстве или из общежитейского, к ним близко­го, которые сейчас из научного горизонта уходят. Философские течения этих направлений должны углубить свои построения, исходить из пространства-времени. Изменяется или нет при этом их построение? Это укажет будущее.

Но сейчас, пока во всей философии и в этих ее течениях идет величайшее брожение под влиянием новых научных достижений, нельзя в научной работе основываться на старых представлени­ях философии или ею еще недостаточно вычеканенных.

Правда, резкое изменение философских представлений о вре­мени в смысле его неразделимости от пространства произошло из философии, независимо от научных построений, но при фило­софской обработке научных достижений.

Но и эти философские системы не могут ставить грань научным исканиям пространства-времени, так как они вывели это понятие из научного материала.

В этом вопросе философия находится in Werden еще больше, чем наука, и научная мысль не может сейчас получить здесь путеводную нить для научной работы.

100. Она может найти ее сейчас в научных представлениях, связанных с определением строения пространства.

Ибо тогда, когда время не обращало на себя внимание – само по себе в научной работе, давно уже пространство фактиче­ски захватывалось научной мыслью и потеряло в сознании многих ученых то определение, которое дано ему Ньютоном. Изменение шло по трем направлениям: во-первых, выявлялось его геометри­ческое строение, во-вторых, создавалось понятие полей – физиче­ской структуры, пространства; и, в-третьих, его состояний, в связи с его симметрией. К тому времени, как теперь, когда подошла наука к пространству и времени вплотную, уже нащупаны пути и направления, по которым должна пойти в этой области научная мысль и научная работа.

101. Сейчас все больше углубляется представление о том, что то пространство, с которым мы имеем дело в пространстве-време­ни, не трехмерное, но близкое к нему, и что эти его свойства могут быть изучаемы научным путем – исследователем природных явле­ний и фактов.

Пространство должно иметь, как думал Клиффорд (§ 28), геометрическое строение, и, следовательно, разные места его не могут быть одинаковы по свойствам.

Таким образом, физик и астроном должны иметь дело в про­странстве-времени не с абсолютным пространством Ньютона, а с пространством, качественно различным в разных местах.

С точки зрения трехмерного пространства, к которому это многомерное пространство приближается, физическое пространст­во пространства-времени, подлежащие научному изучению, долж­но оказаться неоднородным.

Хотя понятие однородности не высказано прямо в определе­нии Ньютона, оно фактически всегда в нем представлялось, ис­ходя из его абсолютности и независимости от физических явле­ний в изменяющемся мире.

Неоднородность пространства-времени резко отличает его от пространства и времени недавней физики. В представлениях недавнего времени пространство и время были однородны – в них строился неоднородный, бесконечно разнообразный, наукой охватываемый Мир.

102. Другая категория явлений, которая указывает на строе­ние пространства, есть существование определенной симметрии пространства и ее определенного нарушения – диссимметрии определенного рода.

Это явление было открыто для живых организмов – их тел – и для их проявлений в окружающем пространстве еще в 1848 г. Л. Пастером. Пастер был одним из немногих, которые определен­но и твердо до конца жизни понимали значение найденного им своеобразного явления, резко отличавшего живые организмы в окружающем их мире⁶¹. Но он встретил многочисленные возра­жения, и до последнего времени его идеи не находили отклика. Через 46 лет после него П. Кюри вернулся к найденным Пасто­ром фактам и обобщениям и дал в связи с этим глубокое расши­рение учения о симметрии.

Он дважды возвращался к этой проблеме: сперва в 1884–1894 гг., а затем вторично, незадолго до своей смерти (1906), не успев в последний раз ничего опубликовать из своих дости­жений⁶². В биографии П. Кюри, напечатанной его женой и дочерью⁶³, указывается не только на то значение, которое он придавал этим работам, но и приведено – и введено в жизнь – то новое определение симметрии, которое он не давал в своих печатных работах. Он считал, что симметрия указывает состоя­ние пространства – état de l'espace. Очевидно, число таких со­стояний пространства абстрактно неограниченно, так как неогра­ниченно теоретически число возможных классов или групп симметрии.

Вместе с тем Кюри указал на глубокое значение диссимметрии как проявление разнородности в полях симметрии.

Я вернусь к этим явлениям еще раз в дальнейшей части книги.

Здесь замечу только, что из фактов и математических обоб­щений Кюри и Пастера следует, что биосфера нашей планеты (и, очевидно, биосфера всякой планеты) должна состоять из пространства резко различных состояний: в живом веществе в состоянии определенной диссимметрии, открытой Пастером, в остальном объеме, занятом газами, жидкостями и твердыми те­лами, – ее лишенной. Лишь жидкие массы нефти, связанные в своем происхождении с жизнью, несущие биохимически создан­ные вещества (холестерины и их производные?), обладают той же диссимметрией⁶⁴.

Это строение частей пространства, занятых или связанных с живым веществом, очевидно, должно проявляться и в характере времени, характерном для живых организмов.

Кюри применил явление симметрии к другому явлению, ко­торое другим путем было выделено, как особое состояние в окру­жающей нас природе и по существу не совпадало с ньютоновым пространством.

Это была симметрия физического поля.

103. Это понятие было установлено Кл. Максвеллом сперва для математического охвата электромагнитных явлений, а потом было расширено в своем понимании и употреблении.

Оно основано на идеях Фарадея, никогда не мирившегося с объяснением Ньютоном всемирного тяготения.

Фарадей видел основу электромагнитных явлений, электри­ческого тока в частности, не в материальной среде, на границе которой наблюдаются электрические состояния или в которой могут изучаться их перемещения, но в окружающей среде, кото­рая оказывается измененной, обладающей определенной структу­рой. Этой структуре Фарадей⁶⁵ пытается дать геометрическое выражение: он представлял окружающее, наэлектризованные и магнитные тела, равно и проводники, окруженными измененным пространством – полем, в котором по определенным, неизменным в статическом равновесии, но меняющимся в динамическом его состоянии линиям или «трубкам сил», действуют электрические или магнитные силы. Поле является полем сил. Проводник яв­ляется осью – axis of power, вокруг которой ориентированы электрические и магнитные силы.

Идеи Фарадея были развиты в 1873 г. в математически отра­ботанную теорию К. Максвеллом⁶⁶, сперва не обратившую на себя внимание. Но затем, после опытов Герца, открывшего яв­ления, из нее следовавшие, связанные с тождественностью, выра­жаясь приближенно, света и электричества, охватившей всю фи­зику конца XIX – начала XX в., в которой изучение электро­магнитных явлений стало играть основную роль.

Так как электромагнитные явления (или состояния) охваты­вают всю среду Мира, то пришлось придать всему пространству строение из электромагнитных полей: такие поля существуют и вокруг планет и звезд, и вокруг атомов, и внутри атомов: всюду на границах разнородности.

Фарадей не связывал полей сил в пространстве ни с чем, кроме как с проводящими телами – он изучал поля сил в про­странстве. Но Максвелл, придя к заключению, что электромаг­нитные явления и световые явления суть проявления одного и того же процесса, связал поля сил с теоретическим эфиром, вве­денным Гюйгенсом для объяснения явлений света. Введение эфи­ра неизбежно, если оставаться на представлении Ньютона (Гюй­генс исходил из других соображений), ибо, если исключить эфир, придется отойти от пространства Ньютона, придав ему строение, отражающееся на явлениях, изучаемых в науке.

К этому мы и пришли сейчас, когда и эфир, и пространство Ньютона отходят в область научных пережитков.

104. Понятие физических полей по мере того значения, какое получили электромагнитные явления, приведшие к тому велико­му движению мысли, какое представляет создание физики XX в., и в конце концов к переживаемому изменению в понимании пространства и времени, заменило как более общее понятие электромагнитных полей, явившихся их частным случаем⁶⁷.

Пространство разбилось на физические поля, и его строение – раз отпал эфир – могло изучаться разными физическими явле­ниями, давая разное распределение и разную форму физических полей, накладывавшихся и заходивших одно на другое.

К этим физическим полям П. Кюри приложил принципы симметрии и указал на возможность их такого изучения, так же как мы изучаем материальные тела. Одним из основных его вы­водов явилось, что электромагнитные поля не выявляют диссимметрии, подобной живым организмам.

Физические поля, наиболее изученные, являются статически­ми состояниями пространства, но логически нет никаких основа­ний не рассматривать их динамически, т. е. в аспекте изменяю­щегося времени, изучать их изменение во времени.

105. К представлениям, аналогичным физическим полям, по­дошли уже в XX в. другим путем, исходя вначале из изучения психической деятельности человека и животных. Исходным яви­лось выявление существования известной формы образа (Gestalt) представлений, отражающего или связывающего определенное состояние нервной системы – мозга. Как сейчас неизбежно в психологии, здесь граница между научной и философской рабо­той стирается, ибо очень часто рабочая гипотеза или даже науч­ная гипотеза впервые формулируется философской мыслью и связана с ней своими корнями. Так было и здесь⁶⁸. В 1890 г. X. фон Эренфельс, философ, связанный в своем философском мировоззрении с Брентано (и Мейнонгом), выявил в психологи­ческой работе человека так названные им Gestaltqualitäten (образные качества), которые указывали на проявление в духов­ной работе человека определенной их структуры, очевидно, покоя­щейся на структуре мозга, нервной системы. В конце концов, это послужило толчком к развитию новой отрасли знания – образной психологии – Gestalt-Psychologie.

Очевидно, немедленно выявилось стремление связать строение субстрата духовной работы высших организмов с явлениями фи­зическими, т. е. неживой природы.

Это было сделано В. Келером, указавшим на ряд физиче­ских явлений, сюда относящихся, в том числе физических полей. Ясно, что мы имеем в этом биофизическом явлении част­ный случай более общего и глубокого проявления свойств про­цессов, идущих в пространстве.

С точки зрения учения о симметрии, явление не затронуто.

Мы встретимся в дальнейшем со значением этого нового те­чения науки с точки зрения проблемы жизненного времени.

До сих пор главное внимание образной психологии занимают статические состояния процессов изучаемого пространства.

106. Есть еще одно представление о ходе явлений, которое связывается непосредственно со свойствами пространства, но сто­ит особняком от этих исканий и создано от них независимо.

Оно войдет, вероятно, в категорию физических образов, но имеет свои собственные черты, которые, может быть, укажут на особое положение этих представлений.

Это – явления физико-химического анализа, разрабатываемые Н. С. Курнаковым и его учениками, которые указывают на связь разных типов химических соединений со свойствами пространства.

Н. С. Курнаков был первым, кто увидел, что в явлениях рав­новесия химических соединений, выражаемых в трехмерном пространстве геометрическими поверхностями, есть ясная и глу­бокая аналогия между химическим процессом и свойствами про­странства.

Из работ его лаборатории выходит, что именно свойства про­странства отражаются в той связи, какая наблюдается при пол­ном проявлении в свойствах сродства между различными компо­нентами.

Позже Н. С. Курнаков пошел по этому пути дальше и, может быть, этим подошел к своеобразному способу геометрического анализа пространства.

Н. С. Курнаков, изучая химические равновесия, в которых имеется более трех независимых компонентов мер пространства, допустил, что геометрические свойства отвечающих им поверх­ностей выражаются геометрией многомерных пространств (столь­ких измерений, сколько независимых переменных). Они не могут быть выражены в нашем пространстве трех измерений, или близ­ких к нему, геометрическими поверхностями, дающими о них ясное геометрическое представление. Отвечающие им сложные поверхности надо рассматривать как проекции в трехмерном про­странстве поверхностей многомерных пространств, отвечающих соотношению их законностей.

Между геометрическими свойствами пространства и химиче­скими свойствами тел, идущими в пространстве, есть глубокая аналогия, могущая быть вскрытой изучением физико-химических равновесий⁶⁹.

107. Мы видим, таким образом, что с разных сторон еще до коренного изменения наших воззрений на пространство, которое лежит в основе современной научной работы, выявилась необхо­димость придать этому пространству известное строение.

Другими словами, на нем отражается изученное в науке яв­ление, и оно, следовательно, подлежит изучению научными мето­дами.

Время неотделимо от пространства, они являются проявлениями одного и того же, следовательно, и время должно обладать строением. Каким строением может обладать время – увидим дальше.

Но, несомненно, одно, что научно изученное строение времени может быть сейчас уже выражено математически.

Для изучения строения какого-нибудь явления или предмета мы имеем два пути математического выражения – количествен­ный и качественный. Путем качественным в математическом его выражении является симметрия предмета или явления.

108. Прежде чем идти по этому пути, необходимо остановиться на двух обстоятельствах, выяснившихся при выявлении строения пространства.

Из представления о геометрическом строении пространства, из приближенности трехмерного пространства к реальному много­мерному пространству пространства-времени неизбежно следует, что отдельные части пространства, наукой изучаемого, не могут быть одинаковых свойств, раз только свойства, в науке изучае­мые, могут дать представление о геометрическом строении прост­ранств.

Я буду во всем дальнейшем изложении называть то простран­ство, которое мы изучаем в науке, физическим пространством. Сейчас приходится принимать, что физическое пространство не есть геометрическое пространство трех измерений.

Если даже, как все же возможно, окажется, что нет надоб­ности – исходя из научных фактов – подходить к четырехмерно­му (или иному) пространству, близкому к трехмерному (ему отвечающему), все же можно утверждать, что пространство, из­учаемое в науке, не есть геометрическое пространство Евклида.

109. Оно не [является] таким, потому что обладает строением. Это строение проявляется, с одной стороны, в существовании фи­зических полей, т. е. его неоднородности в разных частях, с дру­гой – оно связано с одним из свойств, приданных в геометрии трехмерному пространству, – его изотропностью.

Если для сохранения ньютонова представления об однород­ном пространстве, хотя бы являющемся частью пространства-времени, в связи с его неоднородностью, возможно