Материал: Аблеев С.Р. Философия науки. Вводный курс

156

2. Возможно ли в природе пустое пространство или оно всегда чем-то наполнено?

Столетия спустя, уже в ХХ в., к этим вечным вопросам добавились еще два. Каковы свойства (геометрия и размерность) нашего пространства в микромире, макромире и мегамире? Существуют ли в природе другие миры или сферы реальности, имеющие совершенно иные характеристики пространства и времени?

Некоторые античные философы (Ксенофан, Парменид, Зенон, Эмпедокл, Аристотель) полагали, что никакой пустоты в природном мире не существует. Пространство всегда чем-то наполнено. Существовала и другая точка зрения. Атомисты Левкипп и Демокрит думали, что мир состоит из атомов, между которыми находится пустота. Подобное представление о пространстве как о вместилище всех материальных объектов природы вошло в первую научную картину мира XVII в. и господствовало в классической европейской науке вплоть до начала ХХ в.

Контуры классической субстанциальной концепции про-

странства-времени четко обрисовал Исаак Ньютон. Он трактовал пространство и время в качестве неких абсолютных и неизменных сущностей (субстанций), которые существуют сами по себе и никак не зависят от каких-либо природных объектов

ипроцессов. Фактически Ньютон воспринимал пространство

ивремя в качестве неизменной огромной мировой арены, на которой происходят различные физические события.

Скритикой этой точки зрения в тот же период выступил крупный немецкий философ и математик Готфрид Лейбниц. Он попытался обосновать реляционную концепцию, в который вводилось понятие относительности пространства и времени.

Что это означает? Пространство и время, полагал Лейбниц, не

157

должны восприниматься человеком в качестве абсолютных божественных или природных сущностей. Они не могут рассматриваться в отвлечении от самих природных вещей и должны обязательно с ними соотноситься. Это интуитивное философское представление получило научное обоснование в теории относительности выдающегося немецкого физика Альберта Эйнштейна. Она подвела черту под старой классической физикой и сыграла важнейшую роль в научной революции начала ХХ в.

Теория относительности представила новое научное понимание пространства и времени, в котором их свойства оказались весьма далеки от стереотипов старых физических теорий и обыденного мышления. Отметим основные физические, а также мировоззренческие выводы и следствия специальной и общей теорий относительности Эйнштейна:

1.Оказалось, что пространство и время тесно связаны меж-

ду собой и образуют единый пространственно-временной кон-

тинуум. Его размерность в макромире равна 4 (три пространственных измерения и одно временно́е).

2.Пространство и время связаны с материальными телами

изависят от материальных процессов (например, от скорости движения или поля гравитации). Сильные поля гравитации, согласно теории относительности, должны искривлять простран- ство-время. Через некоторое время после публикации работы

Эйнштейна этот вывод получил практическое обоснование. В 1919 и 1922 гг. в периоды затмений было экспериментально зафиксировано предсказываемое теорией отклонение луча света от прямолинейной траектории при прохождении вблизи Солнца. Это фактически означало реальное искривление пространства и времени вокруг Солнца.

Согласно теории, скорость движения тела, близкая к скорости света, вызывает эффекты замедления времени («парадокс

158

близнецов») и сокращения пространственных расстояний, свя-

занных с этим телом. Это почти фантастическое следствие теории относительности тоже получило свое экспериментальное обоснование. Так, некоторое замедление времени было зафиксировано в опытах по изучению распада мюонов, которые представляют собой разновидность короткоживущих элементарных частиц1.

3.Оказалось, что пространство нашего мира не является плоским. Оно имеет определенную степень кривизны и описывается законами геометрии Бернхарда Римана. Эта геометрическая система вводит понятие положительной кривизны пространства (в геометрии Лобачевского – отрицательная кривизна пространства), вследствие чего сумма углов треугольника в таком пространстве – больше 180°. Положительная кривизна пространства и времени создается силами гравитации массивных космических объектов.

В таком случае возникает вопрос о плоской геометрии Евклида, теоремами которой наука и практика пользовались более двух тысяч лет. Неужели она ошибочна? С точки зрения теории относительности геометрия Евклида является частным случаем более универсальной системы геометрий Римана и Лобачевского и может применяться в условиях, не требующих учета релятивистских эффектов теории относительности.

4.Пространство имеет свойства однородности (равноправие всех точек пространства) и изотропности (равноправие всех направлений). Время также имеет свойство однородности.

Это означает равноправие всех систем отсчета во времени и пространстве. Исключение может составлять только момент космологического Большого взрыва, с которым связывается воз-

1 Матвеев А. Н. Механика и теория относительности. М., 1986. С. 95–98.

159

никновение нашей Вселенной из состояния вакуумной сингулярности.

Уже в 20-е гг. прошлого столетия на основе математического аппарата теории относительности русским физиком Александром Фридманом было теоретически доказано, что пространство нашей Вселенной не может быть стационарным и неизменным. Позже астрофизиками экспериментально было подтверждено, что наша Вселенная действительно расширяется: на это указывал эффект красного смещения в спектре удаляющихся галактик.

Как было отмечено выше, одним из важнейших вопросов современной физики является вопрос о размерности простран- ственно-временного континуума. Как известно, размерность доступного нам физического макромира равна 4. А вот вопрос о размерности микромира с некоторых пор уже не имеет такого простого и общепризнанного ответа. Дело в том, что современные физические теории заставляют нас рассматривать микрочастицы как многомерные объекты. Например, согласно одной из широко признаваемых гипотез, физическое пространство микрочастиц трактуется как 11-мерная реальность, в которой 4 единицы размерности проявляются вовне, а 7 – свернуты вовнутрь (компактифицированы).

В научном мире уже не исключается, что подобная размерность могла наблюдаться во всей Вселенной в первые мгновения ее существования. Некоторые исследователи высказывают еще более смелые предположения о том, что размерность простран- ства-времени нашего мегамира и в настоящий период естественной истории Вселенной может значительно превышать цифру 4.

Какой реальный физический смысл стоит за всеми этими отвлеченными теоретическими дискуссиями о размерности про- странства-времени? Оказывается, что решение этой проблемы может иметь далеко идущие мировоззренческие последствия.

160

По сути, научный мир начал обсуждение возможности существования других («параллельных») космических миров1, о которых ранее писали исключительно философы-метафизики и писатели-фантасты.

Так, например, согласно философским доктринам буддизма, во время сна и после физической смерти сознание человека существует в психическом мире, представляющем собой

особую онтологическую сферу космической реальности, отлич-

ную от мира физического или объективного. Принято полагать, что эта реальность имеет свои законы и свойства и наполнена различными формами жизни не менее, а может быть и более, чем земная биосфера. Но если гипотетически допустить, что эта скрытая реальность действительно существует, то где она находится и что собой представляет? С точки зрения неклассической физики возможен, вероятно, единственный рациональный ответ: это есть многомерный пространственно-временной кон-

тинуум, связанный с нашим объективным миром и вместе с тем малодоступный ему в силу своих физических свойств.

Таким образом, несмотря на некоторые теоретические наработки, проблема многомерных физических и психических реальностей в рамках неклассической научной картины мира не получила должного разрешения и вошла в число фундаментальных научных проблем начала XXI в.

4.5. Постнеклассическая

научная картина мира (начало XXI вв.)

Современная научная картина мира (далее – НКМ) опирается на такие базовые научные концепции и принципы, как теория

1 Рэндалл Л. Закрученные пассажи: Проникая в тайны скрытых размерностей пространства / Пер. с англ. – М., 2011.