«Одно сегодня стоит двух завтра.»

Бенджамин Франклин?

Что же есть «Время», как мы его понимаем? Время -- форма протекания физических и психических процессов, условие возможности изменения[2]. Одно из основных понятий философии и физики, условная сравнительная мера движения материи, а также одна из координат пространства-времени, вдоль которой протянуты мировые линии физических тел.

В философии -- это необратимое течение (протекающее лишь в одном направлении -- из прошлого, через настоящее в будущее)[3], внутри которого происходят все существующие в бытие процессы, являющиеся фактами. Тем не менее, существуют теории с симметричным временем, например, теория Уилера -- Фейнмана.

В количественном (метрологическом) смысле понятие время имеет три аспекта:

· координаты события на временной оси. На практике это текущее время: календарное, определяемое правилами календаря, и время суток, определяемое какой-либо системой счисления (шкалой) времени (примеры: местное время, всемирное координированное время);

· относительное время, временной интервал между двумя событиями;

· субъективный параметр при сравнении нескольких разно частотных процессов.

Одним из первых философов, которые начали размышлять о природе времени, был Платон. Время он характеризует в своем трактате «Тимей» как «движущееся подобие вечности». Оно является характеристикой несовершенного динамического мира, где нет блага, но есть лишь стремление им обладать. о Время, таким образом, обнаруживает момент неполноты и ущербности (никогда нет времени). Вечность, напротив, является характеристикой статического мира богов. Аристотель развил это понимание времени, определив его как «меру движения». Такое толкование было закреплено в его «Физике» и оно заложило основу естественнонаучного понимания времени.

В начале Средневековья Аврелий Августин развивает концепцию субъективного времени, где оно становится о психическим феноменом смены восприятий (растяжением души -- лат. distеntioоanimi)[4]. Августин различает три части времени: настоящее, прошлое и будущее. Прошлое дано в памяти, а будущее в ожидании (в том числе в страхе или в надежде). Августин отмечает такой аспект времени как необратимость, т.к. оно наполняется свершающимися событиями (время проходит). Помимо души человека время обнаруживает себя в человеческой истории, где оно протекает линейно.

Статус понятия времени в механических системах и системах с саморазвитием

«Но в чем состоит сущность первых двух времен: т. е. прошедшего и будущего, когда и прошедшего уже нет, и будущего еще нет? А если настоящее остается действительным временем при том только условии, что через него переходит будущее и прошедшее, то как мы можем приписать ему действительную сущность, основывая ее на том, чего нет? Разве в том только отношении, что оно постоянно стремится к небытию, каждое мгновение, переставая существовать…»

Аврелий Августин

Время -- фундаментальное измерение нашего бытия. Веками оно пленяло воображение художников, философов, ученых. Включение времени в концептуальную схему галлиевой физики ознаменовало рождение новой науки.[5]

В дальнейшем оба толкования времени развиваются параллельно. Естественнонаучное понимание времени углубляет Исаак Ньютон, введя концепцию «абсолютного времени», которое течет абсолютно равномерно и не имеет ни начала, ни конца. Готфрид Лейбниц следует за Августином, усматривая во времени способ созерцания предметов внутри монады. За Лейбницом следует Иммануил Кант, которому принадлежит определение времени как «априорной формы созерцания явлений»[6]. Однако как естественнонаучная, так и субъективная концепции времени обнаруживают в себе нечто общее, а именно момент смены состояний, потому что если ничего не изменяется, то и время никак себя не обнаруживает. А. Бергсон в этой связи отрицает «отдельное» существование времени и предметов, утверждая реальность «длительности». Время является одной из форм проявления длительности в нашем представлении. Познание времени доступно лишь интуиции. А Бергсон: «Ведь наша длительность не является сменяющими друг друга моментами: тогда постоянно существовало бы только настоящее, не было бы ни продолжения прошлого в настоящем, ни эволюции, ни конкретной длительности. Длительность -- это непрерывное развитие прошлого, вбирающего в себя будущее и разбухающего по мере движения вперед.»[7]

Научная картина мира это - множество теорий в совокупности описывающих известный человеку природный мир, целостная система представлений об общих принципах и законах устройства мироздания. Специальные картины мира как особая форма теоретических знаний являются продуктом длительного исторического развития науки. Они возникли в качестве относительно самостоятельных фрагментов общенаучной картины мира на этапе формирования дисциплинарно организованной науки (конец XVIII -- первая половина XIX в.).

В науке XVII -- первой половины XIX вв. доминировала механистическая картина мира, постольку в ней все процессы пытались объяснить путем сведения их к законам механического движения материальных частиц. Предполагалось, что эти частицы могут двигаться, не взаимодействуя друг с другом, а самое главное -- их положение и скорости движения будут точно и однозначно определенными в любой момент в прошлом, настоящем и будущем, если заданы их начальное положение и скорость. Следовательно, в таком механическом описании знак времени не играет никакой роли, и поэтому его можно менять на обратный. Вследствие этого подобные процессы стали называть обратимыми, а математические уравнения стали инвариантными по времени. В некоторых случаях, когда речь идет о немногих и относительно изолированных друг от друга телах и системах, такой абстрактный подход может оказаться целесообразным и полезным. Однако в большинстве реальных случаев приходится учитывать изменение систем во времени, т.е. иметь дело с необратимыми процессами.

По существу, понятие времени отсутствовало в классической физике в том виде, в каком оно рассматривается в реальной жизни и в науках, изучающих процессы, протекающие во времени и имеющие свою историю. Хотя в качестве переменной время входит во все уравнения классической и квантовой механики, тем не менее, оно не отражает внутренних изменений, которые происходят в системе. Именно поэтому в уравнениях физики его знак можно менять на обратный, т.е. относить его как к будущему, так и к прошлому. Положение существенно изменилось после того, как физика вплотную занялась изучением тепловых процессов, законы которых были сформулированы в классической термодинамике. Если прежняя динамика описывала законы движения тел под воздействием внешних сил, сознательно не обращая внимания на внутренние изменения, происходящие в механических системах, то термодинамика вынуждена была исследовать физические процессы при различных преобразованиях тепловой энергии.

Термодинамика впервые ввела в физику понятие времени в весьма своеобразной форме, а именно необратимого процесса возрастания энтропии в системе. Чем выше энтропия системы, тем больший временной промежуток прошла система в своей эволюции. Поскольку об изменении систем в классической термодинамике мы можем судить по увеличению их энтропии, то последняя и выступает в качестве своеобразной стрелы времени. В механических системах ни о каком реальном времени говорить не приходится. Задав в них начальное состояние (координаты и импульсы), можно согласно уравнениям движения как характеристику однозначно определить любое другое их состояние в будущем или прошлом. Поэтому время в них выступает просто как параметр, знак которого можно менять на обратный, и, таким образом, вернуться к первоначальному состоянию системы. Ничего подобного не встречается в термодинамических процессах, которые являются необратимыми по своей природе.

Необратимые процессы стали изучаться в термодинамике, которая начала исследовать принципиально отличные от механических тепловые явления. Тепло передается от нагретого тела к холодному, а не наоборот. С течением времени оно равномерно распределяется в теле или окружающем пространстве. Все эти простейшие явления нельзя было описывать без учета фактора времени.

Необратимость законов природы и стрела времени

«Чудо противоречит не законам природы, а лишь нашим представлениям о законах природы…»

Аврелий Августин

Впервые выражение «стрела времени» было введено в 1928 г. Эддингтоном в его книге «Природа физического мира». В своей книге Эддингтон прозорливо предсказал конец господства в физике «первичных» (детерминистических) законов и наступление эры «вторичных» (статистических) законов, описывающих необратимые процессы. В том виде, как оно входит в фундаментальные законы физики от классической динамики до теории относительности и квантовой физики, время не содержит в себе различия между прошлым и будущим![5]

Стрела времени или временная ось -- концепция, описывающая время как прямую (то есть математически одномерный объект), протянутую из прошлого в будущее (или из будущего в прошлое, в контексте философии). Из любых двух отличных точек оси времени одна всегда является будущим относительно другой.

Классическая физика представляет пространство-время как прямое произведение одномерного времени на трёхмерное пространство. Преобразования Галилея всегда сохраняют временную координату. Таким образом, ось времени является прямой, а точки её параметризуются одной временной координатой.

В теории относительности существует лишь частичное упорядочение точек пространства-времени по времени. Относительно двух событий мы не всегда можем сказать, которое лежит в прошлом, а которое в будущем, так что оси времени в привычном смысле нет. События относительно данного делятся на будущие -- на которые можно повлиять, прошлые -- которые на него влияют, и неопределённые -- ни то, ни другое.

В последние десятилетия родилась новая наука -- физика неравновесных процессов, оперирующая такими понятиями, как самоорганизация и диссипативные структуры. До этого стрела времени вошла в физику через такие простые процессы, как диффузия или вязкость, которые, в свою очередь, можно понять, исходя из обратимой во времени динамики. Ныне ситуация иная. Мы знаем, что необратимость приводит ко множеству новых явлений, таких как образование вихрей, колебательные химические реакции или лазерное излучение. Необратимость играет существенную конструктивную роль. Невозможно представить себе жизнь в мире, лишенном взаимосвязей, создаваемых необратимыми процессами. Следовательно, утверждать, будто стрела времени -- «всего лишь феноменология» и обусловлена особенностями нашего описания природы, с научной точки зрения абсурдно. Мы дети стрелы времени, эволюции, но отнюдь не ее создатели.

Парадокс времени ставит перед нами проблему центральной роли «законов природы». Отождествление науки с поиском «законов природы», по-видимому, является самой оригинальной концепцией западной науки. Прототипом универсального закона природы служит закон Ньютона, который кратко можно сформулировать так: ускорение пропорционально силе. Этот закон имеет две фундаментальные особенности. Он детерминистичен, и он обратим во времени.

Понятие «закон природы» заслуживает более подробного анализа. Мы настолько привыкли к нему, что оно воспринимается как нечто само собой разумеющееся. А в отличных взглядах на мир такая концепция «закона природы» отсутствует. По Аристотелю, живые существа не подчиняются никаким законам. Их деятельность обусловлена их собственными автономными внутренними причинами. В Китае господствовало мнение о спонтанной гармонии космоса, своего рода статическом равновесии, связывающем воедино природу, общество и небеса. Немаловажное значение сыграли христианские представления о Боге как о всемогущем Вседержителе, устанавливающем законы для всего сущего.

Подобные теологические воззрения, казалось, полностью подкреплялись открытием динамических законов движения. Теология и наука достигли согласия. Таким образом, открытие неизменяющихся детерминистических законов сближало человеческое знание с божественной, вневременной точкой зрения.[5]

Сложилось устойчивое мнение, что об однонаправленности времени свидетельствуют фундаментальные физические процессы, протекающие в одном направлении. Они якобы и определяют соответствующие стрелы времени. Наиболее часто выделяют три стрелы: термодинамическую, космологическую и волновую. На самом же деле никакой однонаправленный процесс не может определить ход, течение и направленность времени; необходимо четко отделять направленность времени от направленности процессов.

Термодинамическую стрелу связывают со вторым началом термодинамики, которое утверждает, что любая изолированная система всегда стремится к состоянию термодинамического равновесия, в ходе которого энтропия возрастает. Стремление к термодинамическому равновесию имеет универсальный характер и не знает исключений. Отсюда возникает идея, что время течет в том направлении, в котором происходят необратимые физические явления с возрастанием энтропии. Но само второе начало термодинамики является статистическим законом, т.е. требуемое им возрастание энтропии происходит только в среднем, только если не обращать внимания на флуктуации. При точном описании в данной локальной области и на данном отрезке времени энтропия может и уменьшаться, - это отражает конкретные процессы, происходящие в данной системе. Эти процессы (которые и проявляются как флуктуации), как правило, управляются фундаментальными динамическими законами физики, которые инвариантны относительно изменения знака времени, т.е. не могут указывать никакого направления времени. Явления жизни или ставшие ныне модными явления самоорганизации происходят в локальных областях пространства и на ограниченном отрезке времени также с уменьшением энтропии. Таким образом, глобальный второй закон термодинамики никак не определяет течения локальных процессов: мнимая термодинамическая стрела времени никак не ощущается ими.

Поучительно рассмотреть гипотезу Л. Больцмана о возможности таких эпох (“эонов”) в развитии Вселенной, когда энтропия на протяжении больших интервалов времени (космических масштабов) в среднем уменьшается, а не увеличивается, как в нашем теперешнем эоне. В таких эонах термодинамическая стрела времени должна быть направлена в противоположную сторону по сравнению с направлением стрелы в нашем эоне. Однако для того чтобы представление о двух разнонаправленных стрелах времени имело смысл, необходимо ввести некое “сверхвремя”, в котором протекают времена в разных эонах [5]. Это и делает Рейхенбах. Он пишет: «Сверхвремя не имеет направления, но только порядок, однако оно содержит индивидуальные участки, которые обладают направлением, хотя эти направления и изменяются от участка к участку» [8]. По нашему мнению, это “сверхвремя” и есть истинное время, время как универсальная форма движения. Оно действительно не имеет направления (см. ниже). Направление же “стрел времени” на индивидуальных участках отражает направление течения определенных процессов, а вовсе не направление времени.

Заключение

1. http://ycilka.nеt/tvir.php?id=88.

2. Смирнов А. В. Время // Новая философская энциклопедия / Ин-т философии РАН; Нац. обществ.-науч. фонд; Предс. научно-ред. совета В. С. Стёпин. -- 2-е изд., испр. и допол. -- М.: Мысль, 2010

3. Существует ли «стрела времени?», А. И. Гулидов, Ю. И. Наберухин.

4. П.П.Гайденко. Философская энциклопедия в 4-х томах. М. 2001. С. 451-457.

5. Пригожин И., Стенгерс И. «Время, хаос, квант».

6. И. Кант Критика чистого разума. -- 1994, гл. II «О времени».

7. А. Бергсон Творческая эволюция. -- 2006, гл. 1 «Об эволюции жизни -- механицизм и целесообразность».

8. Рейхенбах Г. Направление времени.

Размещено на Allbest.ru