CC BY
40
Вестник Омского университета, 2006. № 3. С. 59-64. лтчтк" не;
© И.В. Дотоль, 2006 ^
ПРИРОДА ВРЕМЕНИ
И.В. Дотоль
Братский государственный университет, кафедра философии и социологии 665709, Братск-9, ул. Макаренко, 401
Полу чена 13 мая 2006 г.
In the article the author analyzes the basic positions of understanding of one of the most complex problems of philosophy and modern natural sciences that is the entity of time. Two approaches are considered, i.e. the forming of concept of time in human consciousness and basic phisical theories as a foundation of objective manifestation of phenomenon of time.
1. Введение
Наше фактическое восприятие времени является сложным процессом. Ниже уровня сознания тикают неисчисляемые часы клеточной и физиологической активности, достигающие своего апогея в альфа-ритме коры головного мозга. Но наш осознанный отсчет о временных явлениях включает также и психологические факторы; в нем господствует темп нашего внимания, а он приобретается учебой. Первичной функцией умственной деятельности является проникновение в будущее и предвегцение события, которое почти произошло. Наше распознавание прошлого, видимо, является относительно поздним продуктом эволюции человека, поскольку связная память как раз не является простым возбуждением умственных следов, а зависит от воссоздания событий с помощью воображения, и, может быть, вначале было тесно связано с изобретением языка.
Центральным вопросом данной работы является статус «становления» или совершающегося, а также прошлого, настоящего и будущего, т.е. тех черт времени, для которых не имеется пространственных аналогов. Акцент сделан на формирование идеи времени и доказательство ее проявления в нашем сознании на основе данных таких наук, как философия, психология, история, биология. Объективное обоснование параметров проявления этого явления определяется развитием физических теорий.
2. Формирование идеи времени как его осознания
Время имеет тесную связь с универсальным мировым порядком, но при этом источником своего происхождения имеет ум человека. Это ясно понимал Аристотель. Если только душа, или интеллект, способна считать, то «может возникнуть сомнение, будет ли в отсутствие души существовать время или нет?» [1]. Он думал, что без души не было бы никакого времени, но было бы только движение, атрибутом которого является время, если только возможно представить движение, существующее без души, как своей движущей силы.
Таким образом, Аристотель считал:
• исследуя природу и роль времени, мы ведем себя как существа, обладающие душой, а время - тот аспект ее движения, который дает возможность его измерения;
• наш ум подчиняется мировому порядку, который управляет как нашим восприятием времени, так и процессом его измерения;
• все движение соотносится с равнодушным круговым движением сферы неподвижных звезд, осуществляющимся в присущее ему время.
Анализ Аристотеля был подвергнут тщательной критике Плотином, прежде всего бл. Августином, который указал:
• если мы измеряем движение в терминах времени, и время в терминах движения, то мы опасно близко подходим к кругу в определении, поэтому
1 e-mail: Malyr@list.ru
• время и движение надо отличать друг от друга тщательнее;
• время служит нам для измерения продолжительности не только движения, но и покоя. т.е. «время... не есть движение тела»
И-
Таким образом, Августин обратился к душе, а не к физическому порядку как конечному источнику и стандарту времени. В своем решении проблемы он дал один из наиболее проницательных анализов в истории предмета: вместо обращения к движению с его пространственными ассоциациями он рассматривал чисто временные явления — скорее слуховые, чем зрительные. Августин пришел к выводу, что мы можем измерять время только в том случае, если ум способен сохранять в себе отпечатки вещей в той последовательности, в какой они появлялись, даже после того, как они исчезнут. Хотя Августин не смог объяснить, как ум может служить точным хронометром внешнего порядка физических событий, его надо считать великим пионером изучения внутреннего времени.
После опубликования «Начал» И. Ньютона философы Нового времени Локк, Беркли, Юм рассматривали происхождение понятия времени и признавали, что оно представляет собой последовательность идей в уме, но не могли объяснить, как эта последовательность соотносится с физическим временем. Особое внимание на объяснение различия, которое мы делаем между временным порядком наших идей, и временным порядком внешних объектов, который мы претендуем познать с помощью идей, обратил И. Кант.
Кант полагал, что время является формой «интуиции», соответствующей нашему внутреннему чувству, так что мы только представляем себе, будто состояния нашего ума при самонаблюдении находятся во времени, но на самом деле они не лежат во времени. Таким образом, Кант считал, что, несмотря на то, что все знание начинается с опыта, тем не менее понятие времени не является понятием, выводимым из опыта («Критика чистого разума»), он отрицал, что время представляет какую-либо абсолютную реальность.
Итак, по мнению И. Канта:
• понятие времени заключено не в объектах, а только в субъекте, который воображает объекты, поэтому
• время, по существу, имеет отношение к деятельности ума;
• время представляет только промежуточное условие явления внешних объектов;
• время является непосредственным условием того нашего внутреннего чувства, благо-
даря которому мы представляем себя существующими только во времени.
К концу XIX в. кантовская идея времени как необходимого условия нашего восприятия физического мира подверглась сильной критике со стороны психологов.
М. Гюйо («Происхождение идеи времени», 1890) полагал:
• время - не априорное условие, но следствие нашего восприятия мира в результате эволюции, а также
• продукт человеческого воображения, воли и памяти;
• идея событий в их временном порядке возникла после идеи объектов в их пространственном порядке (впечатления), так как зависит от репродуктивного воображения (представлений);
• представления лежат в основе нашего восприятия сходства и различия, поэтому непрерывность и регулярность в однородном потоке ощущений является необходимым условием для возникновения идеи времени.
Таким образом, М. Гюйо допускал (в отличие от И. Канта), что человеческий ум обладает способностью, по-видимому, не присущей животным, создавать идею времени из нашего опознания или осознания некоторых черт, характеризующих данные опыта. Эти данные опыта выявляются человеком из осознания самого себя (реакций на удовольствие, боль) и связаны с последовательностью мускульных ощущений. Согласно Гюйо, психологический источник понятия времени находится в сознательном понимании различия между желанием и удовлетворением его, а время можно считать абстракцией движения, которое само связано с фиксацией последовательности ощущения мускульного усилия и сопротивления, проявляющейся вдоль линии от первоначальной точки пространства к другой точке, которой движение желает достичь.
Гипотеза М. Гюйо, гласящая, что первоначальный источник человеческой идеи времени лежал в накоплении ощущений, которое образовывало внутреннюю перспективу, направленную в будущее, подкрепляется современным мнением антропологов, что развитие лобных долей мозга может быть тесно связано с его растущей способностью приспособления к будущим событиям, и резко возрастает с тенденцией смотреть вперед.
Жизненно важным шагом в развитии человеческого понимания времени было открытие того, что эту устремленную вперед перспективу можно
рассматривать ретроспективно: в течение нашей жизни в нашем уме образуется некоторый осадок того, что первоначально присутствовало в наших мыслях и чувствах. Постепенное развитие связной памяти, как и связной мысли, вероятно, было тесно связано с переходом от эвокативной «речи», направленной в будущее, к дескриптивной «речи», направленной в прошлое. Это зависело от узнавания человеком долго существующих вещей, которым можно было дать имена, что должно было представлять в высшей степени трудный шаг.
Гипотеза, согласно которой доисторическое развитие идеи времени тесно связано с развитием языка, подкрепляется тем фактом, что хотя первоначально время рассматривалось в терминах пространственного воображения, производного от зрения, оно в действительности гораздо теснее было связано со слухом, играющим принципиальную роль в развитии речи. Здесь фундаментальную роль, как для времени, так и для речи, играет ритм, т.е. функция повторения закрепляет то, что выявлено.
Таким образом, долгое время аспектами времени, которые имели основное значение для человеческого ума, были не длительность, направленность и необратимость, а повторяемость и одновременность. Здесь возникает парадоксальная ситуация: при первом сознательном осмыслении времени (первобытное общество) человек инстинктивно пытался превзойти или устранить время. Но при этом первобытная идея времени как ритмического повторения стала основой его деления и, в конце концов, его измерения. Несмотря на свою ограниченность, древняя концепция времени имела огромное значение для развития цивилизации:
• растущее освобождение человеческой мысли от господства непосредственных чувственных впечатлений неизбежно сопровождалось развитием человеческого осмысления времени;
• в этой революции человеческой мысли небесные тела играли фундаментальную роль, т.к. они стали рассматриваться как неизменные мерила времени, гарантирующие надлежащую синхронизацию событий, что способствовало развитию человеческих представлений о Вселенной;
• возникает абстрактная идея всемирного однородного времени из первоначального осмысления человеком ритма и периодичности, математическое подтверждение этого сделала научная революция XVII в.
Помимо социологических факторов осмысления идеи времени, выделенных выше, проведено много исследований для выяснения биологической и физиологической основы осознания времени. Вопрос сводится к выявлению у человека надежных биологических часов, которые имеются у животных и растений. Проявление биологических часов у животных обнаружено на метаболическом и клеточном уровнях.
Обращаясь к человеку, можно сказать, что его чувство времени подвержено небольшим изменениям (сравнительно небольшим) с точки зрения физического времени, несмотря на грандиозные изменения в окружающей среде. Физиологическое время человека является, в сущности, внутренним временем, связанным с областью пространства, занимаемого живыми клетками, которые относительно изолированы от остальной Вселенной. Тем не менее считается, что человеческое чувство времени не связано с каким-либо особым органом тела, и определение человеком времени, вероятно, зависит главным образом от процессов в центральной нервной системе, в частности, от мозговых ритмов, активности артериального пульса. На нейрофизиологическом уровне функционирование человеческого организма обеспечивает пространственно-временное восприятие через упорядочивание процесса нервной деятельности. Этот процесс представляет собой внутренние биологические часы.
Таким образом, идея времени является продуктом человеческой эволюции, и ее осмысление основывается на фундаментальном и ни к чему не сводимом личном опыте. Но при этом точнее было бы сказать, что этот опыт основывается на комплексной деятельности, приобретаемой нами в процессе обучения. Наше осознанное знание времени зависит от того факта, что наш ум действует при помощи последовательных актов вычисления, которые имеют содержательный характер, зависящий от нашего психического и физического состояния.
Осознание нами времени фиксируется через настоящее, прошлое, будущее и тесно связано с памятью. Все это представляет собой фундаментальный временной опыт, опирающийся на физиологию памяти, и проявляющийся в том, что память и личность тождественны.
Таким образом, осознание человеком времени, идея времени заключается в том, что ум, память и время являются самосоотносящимися понятиями. Эта соотнесенность, в сущности, проявляется в том, что Сюзанна Лангер называет человеческой способностью символического преобразования опыта.
3. Физические теории осознания временного порядка (времени)
Одним из следствий обращения нашего ощущения раньше-позже должна явиться перемена мест причин и действий. Общепризнанная современная точка зрения заключается в том, что физический мир доступен для исследования только благодаря изучению «действующих причин». Но при этом прекрасно осознается наличие тесной связи между последовательностью времени и причинными процессами.
Идею о наличии этой связи разработал Д. Юм, который пытался свести причинный порядок к временному порядку: единственно возможным признаком причины и действия является их «постоянный союз», неизменное следование одного после другого.
Ф. Франк («Современная наука и философия», 1945) показал, что этот методологический принцип, строго говоря, работает только как условное определение, так как не ясно основание, на котором рассматриваемый эксперимент повторяется точно при «тех же самых условиях».
Идея сведения временного порядка к причинному порядку, часто называемая причинной теорией времени, первоначально была предложена Г. Лейбницем, но подробно впервые разработана Кантом, который указал:
• мы обнаруживаем временной порядок, исследуя причинный порядок, который отличен от перцепторного порядка;
• необратимость времени выводится из необратимости причинной последовательности;
• мы должны ошибаться не с течением времени, а с порядком времени.
Справедливость причинной теории времени была в значительной степени подкреплена специальной теорией относительности А. Эйнштейна:
• временной порядок событий инвариантен (по отношению к преобразованиям Лоренца) для различных наблюдателей тогда и только тогда, когда рассматриваемые события могут быть соединены сигналами (причинными цепями), которые «перемещаются» со скоростями, не превышающими скорость света в пустоте;
• наблюдатель отдает себе отчет о временной последовательности в своем опыте.
Если мы хотим определить временной порядок через причинный порядок, а не ставить его в зависимость только от человеческого сознания,
мы не можем определить направление причинности, т.е. определить причинность действия, на языке, который предполагает знание временного направления и осведомленность о нем. Мы должны найти критерий, отличный от временного порядка, для того, чтобы провести между ними недвусмысленное различие и избежать сведения одного к другому.
Г. Рейхенбах предложил метод, известный под названием «метод меток»: если Е\ является причиной Е-2 , то небольшое изменение (метка) события Е\ связана с малым изменением события Е-2 , а малые изменения Е2 не обязательно связаны с малыми изменениями события Е\; т.е. возникают, согласно этому критерию, лишь комбинации ЕхЕ-2 ; Е^Е^; Е1Е2, а комбинации Е^Е-2 невозможны. На основе этой асимметрии Рейхенбах утверждает, что мы можем автоматически ввести отношение порядка для Е\ и Е2 , которое мы определим как временное отношение между ними («Философия пространства и времени», 1957).
А. Грюнбаум предпринял попытку спасти причинную теорию времени, которую он рассматривает лишь как частную или неполную теорию, путем замены метода меток на принцип причинной непрерывности или близкого действия. Он объясняет свое намерение спасти теорию тем, что тезис астрофизики и биологической теории человеческой эволюции, согласно которому наличие времени является существенной чертой физического мира независимо от присутствия сознающего аппарата человека, должен быть объяснен на основе законов и свойств, которыми обладает мир независимо от человеческого сознания.
Если мы предполагаем наличие понятия направления времени, принцип близкодействия означает, что причинное воздействие не может достичь удаленных точек до тех пор, пока оно не пройдет через точки, расположенные ближе. А. Грюнбаум переформулировал этот принцип так, что он не содержит представлений, связанных со временем, и нашел, что его можно использовать для определения понятия нахождения между моментами времени; но, поскольку этот переформулированный принцип причинно симметричен, Грюнбаум не может вывести из него направленный характер времени. Отсюда он сделал вывод, что причинная теория времени неполна и что она должна быть дополнена какой-то иной теорией.
Таким образом, согласно причинной теории времени, сущность времени заключается во временном следовании. Согласно этому любая теория, которая старается объяснить время, должна ответить на вопрос: почему все не происходит одновременно? Но если существование последовательных состояний не предполагается молчали-
во, то временное следование из теории получить невозможно.
Другая физическая концепция объяснения природы времени, в частности, его направленности,— статистическая. Она связана со вторым началом термодинамики: при необратимых процессах должно иметь место увеличение полной энтропии. Австрийский физик Л. Больцман предположил, что понятие времени (его направленность), «стрела времени» зависит от понятия энтропии, которое он истолковал статистически. Больцман понимал, что симметрия причинности и целесообразности автоматически исчезает, когда мы рассматриваем явления смешивания или разделения систем, состоящих из большого числа частиц или других составных частей. Здесь действует неумолимый закон больших чисел, поэтому Больцман попытался переформулировать понятие энтропии (для любой заданной физической системы) на языке теории вероятностей.
Второй закон термодинамики был истолкован Л. Больцманом как утверждение, согласно которому любая замкнутая система2 автоматически стремится к равновесному состоянию с максимальной вероятностью, если она еще не находится в этом состоянии. Больцман предположил, что это статистическое истолкование второго начала как тенденции к установлению максимума количества различных «микроскопических» состояний заданной макроскопической системы, в которых конкретизированы скорости, положения, квантовые состояния всех составляющих систему атомов и молекул, объясняет автоматически направленный характер самого времени.
Несмотря на мощь и убедительность этой теории, статистическое объяснение Л. Больцманом понятия времени оказалось не более свободным от парадокса, чем и предыдущие теории, и вскоре было раскритиковано как логически несостоятельное. С позиций парадокса обратимости (Д. Лошмидт, 1876 г.), парадокса периодичности (Е. Цермело, 1896 г.), противоречащих утверждению Л. Больцмана, П. и Т. Эренфе-стами было показано, что статистическое доказательство Больцмана касается лишь усредненных изменений энтропии изолированной системы. Это усреднение было выражением нашего незнания действительной микроскопической ситуации. Позднее (спустя пять лет) было доказано, что микроскопические явления не могут иметь внутренне им присущего направления времени, если последнее обязательно связывать с внутренним увеличением энтропии.
Эта идея согласуется с теорией обращения
2Или изолированная относительно притока энергии извне и утечки энергии наружу.
времени в физике элементарных частиц, разработанной Э.К.Т. Штюкельбергом и Р.Л. Фейн-маном. Они экспериментально попытались доказать, что электрон может двигаться как вперед, так и вспять во времени. Это локальное (микроскопическое) обращение времени существенно отличается от космического обращения времени. Различаются эти обращения потому, что, когда мы решаемся отождествить позитрон с электроном, движущимся «вспять» во времени, обращается лишь одна цепь, а другие при этом не затрагиваются. Следовательно, изменяются взаимоотношения временного характера, порядка. Истолкование Р. Фейнмана открывает возможность существования замкнутых причинных цепей. Таким образом, мы можем заключить, что не все последовательности во времени могут быть подведены под всеобщий порядок времени.
Г. Рейхенбах рассматривает это как «наиболее серьезный удар, который понятие времени получало когда-либо в физике». Он делает вывод, что время в том смысле, в каком мы обычно понимаем его, т.е. макроскопическое время, должно быть существенно статистическим по своему характеру. Порядок времени нельзя непосредственно вывести из элементарных явлений, которые его порождают, он «вытекает из атомного хаоса как статистическая закономерность». Упорядоченное и направленное время возникает таким путем лишь потому, что позитроны (и другие античастицы) являются короткоживущи-ми при наличии таких частиц, как электроны, которые подчиняются правилам упорядоченного и направленного времени. Решающим является преобладание последних частиц. Тем самым формулируется интересная гипотеза: существование асимметрично направленного макроскопического порядка времени обусловлено асимметрией вещества и антивещества в мире.
Основным механизмом в микроскопическом масштабе считается свойство инвариантности относительно обращения времени, т.е. независимость от направленности времени. Однако имеется возможность и обратного; основания для этого появились после открытия для некоторых элементарных частиц необязательности сохранения четности.
Роль времени по отношению к квантовой механике наиболее четко вскрывается при анализе физического наблюдения вообще. Согласно современной теории информации наблюдение является существенно необратимым процессом, поэтому участие наблюдателя (субъекта) существенно влияет на выводы о наличии объективной последовательности явлений во времени.
Таким образом, попытки Л. Больцмана, Г. Рейхенбаха использовать второй закон тер-
модинамики для обоснования статистического определения времени говорят о том, что представление о времени не может быть выведено из некоторых первичных концепций, в которых оно явно не используется.
4. Выводы
Подытоживая, мы можем сказать, что наше фактическое восприятие времени является сложным процессом:
1. Мысленное настоящее не является строго непротяженным мгновением; прямолинейный континуум точечных моментов времени, возникший под влиянием использования времени как переменной в математической физике, может быть построен из перекрывающихся длительностей перцептор-ного времени при введении определенных гипотез о непрерывности и поэтому должен рассматриваться как логическая абстракция, подобно прямой линии в геометрии.
2. При анализе фактических явлений природы мы находим некоторые основания для рассмотрения физического времени как неподдающегося неопределенно длительному делению на все более и более мелкие составные части. Хотя эту идею еще следует рассматривать как нечто спекулятивное, хронон, равный примерно 10~24 с, может оказаться окончательным атомом времени. Если это окажется так, то любая длительность может буквально рассматриваться как дискретное число (в смысле Пифагора— Аристотеля).
3. Хотя теоретики-космологи ввели представление о космическом времени как экстраполяции на весь мир субъективного «теперь» наблюдателя, оно может и не быть всеобъемлющим. Ведь если расширение Вселенной не однородно, то может иметь место очевидный горизонт времени, т.е. могут происходить события, которые не могут быть включены, даже в принципиальную область заданного наблюдателя, как бы далеко в будущее не простиралась его шкапа времени.
4. В квантовой физике настоящее является решающим моментом при взаимодействии наблюдателя и наблюдаемого, причем будущее состояние является математической конструкцией, которая может быть изменена путем наблюдения.
5. Область «потенциальной одновременности» на диаграмме Минковского является более
тонким и более богатым понятием, чем его ньютоновский аналог.
6. На субатомном уровне может и не быть последовательного направления времени, и, таким образом, время в том виде, в каком мы обычно понимаем его, может быть существенно макроскопическим явлением.
* * *
Остается открытым следующий вопрос: означают ли доводы в пользу проникновения, что имеются связи между событиями, которые пересекают это время. Каково бы ни было объяснение этого факта, оно не может быть основано на дурной бесконечности, скрытой в ложном предположении, что происхождение события само по себе уже является другим событием. С другой стороны, представление о том, что время является первичным и несводимым, не должно нас толкать в объятия гипотезы, согласно которой оно абсолютно, поскольку моменты времени не существуют самостоятельно, а являются просто классами сосуществующих событий. Вместе с тем время не является таинственной иллюзией интеллекта. Оно является существенным свойством Вселенной.
[1] Аристотель. Физика. IV 14, 223а 21-23//Соч.: В 4 т. М., 1981. Т. 3. С. 103.
[2] Августин. Исповедь. Кн. 11, 23-24. М., 1992. С. 335-338.
