Понятие времени в неклассических концепциях познания

Наряду с традиционной процедурой измерений предлагается и “необычный” способ измерения времени, используемый в физике Е. А. Милна. Изложим кратко интересующие нас моменты, поскольку эта концепция не имеет широкой известности (видимо, она не принимается физиками как преимущественная перед другими альтернативными теориями, описывающими тот же эмпирический базис). Анализ этого подхода подчеркивает те стороны описания времени, которые в других концепциях присутствуют неявно.

Милновский подход ко времени позволяет охватить временные отношения более широкого класса движений по сравнению с традиционной физикой. Это рациональное зерно не затушевывается операционалистическими тенденциями Милна. По свидетельству М. Берна, Милн “претендует на то, что должны быть выведены универсальные законы природы с помощью чисто гносеологических принципов. Один из них - это “операционалистический метод” определения. Это наименование было дано американским физиком Бриджменом процедуре, вполне обычной для физиков. Она состоит в требовании, что физическая величина должна быть определена не путем словесного сведения к другим хорошо известным понятиям, а через предписание операций, необходимых, чтобы ее представить и измерить”. Ракитов А. И. Анатомия научного знания. М. 1999. С.159.

Е. А. Милн изменяет по сравнению с традиционной физикой способ измерения времени, что позволяет ему отсчитывать время по более широкому классу событий, совершающихся в эталонных системах различного типа. Он считает понятие “время” более фундаментальным, чем понятие “пространство”, и определяет длину через время. “Причина, почему более фундаментальным является использование только часов вместо часов и шкал, - та, что понятие часов является более элементарным, чем понятие шкалы (масштаба). Понятие часов связано с понятием “два времени в одном и том же месте”, в то время как понятие масштаба связано с понятием “два места в одно и то же время”. Но понятие “два места в одно и то же время” включает конвенцию одновременности, именно конвенцию одновременности событий в двух местах; а понятие “два времени в одном и том же месте” не включает никакого соглашения. Оно включает только существование мыслящего субъекта.

Е. А Милн отказывается от принципа общей относительности и за исходный принимает принцип ограниченной относительности: законы природы одинаково описываются в системах отсчета, связанных с фундаментальными частицами (так он называет ядра разбегающихся галактик). Часы он определяет как “корреляцию событий в наблюдателе с реальными числами”. Измерение времени для удаленного объекта возможно благодаря тому, что наблюдатель способен воспринимать свет, причем на свойства света не наложено никаких ограничений, кроме свойства быть воспринимаемым; подразумевается также, что в природе выполняется принцип причинности. Е. А. Мили обходился без использования жестких стержней; время в отличие от пространства не является конвенциональной конструкцией, вводимой по соглашению для описания физической реальности.

Каждому событию соответствует число-момент времени. Для того чтобы проградуировать шкалу времени, он обращается к психологическим событиям - событиям в мозгу человека, которые могут быть вызваны самыми различными раздражителями: светом различной частоты, изменением положения наблюдаемого объекта и т. д. Предполагается, что личность (или прибор) является не только источником-регистратором событий, но и базой системы отсчета, относительно которой движется объект. Осуществляется сравнение событий во времени качественно различных процессов (оптических и механических). Если учесть их качество, то получим, в частности, время оптики и.время механики. В том случае, если рассматриваются ядра Галактики (фундаментальные частицы) как находящиеся в покое относительно друг друга (стационарная линейная эквивалентность), получается ньютоновское время классической механики; в противном случае - некоторое иное. Различие времени проявляется в том, что величина временного интервала между событиями изучаемой системы зависит от качественного характера эталонного процесса.

Е. А. Милн особо выделяет два вида времени. Время, которое показывает система, работающая на динамическом принципе, например маятниковые часы он называет динамическим временем. Измерители времени могут быть построены и не на динамическом принципе, а на основе атомных явлений, например радиоактивные часы. Время, измеренное способом, зависящим от изменений в атоме, Милн называет кинематическим. Эти два вида времени связаны логарифмической зависимостью

т =t₀* log t / t₀ + t₀,

где т - динамическое время, t - кинематическое, t₀ - настоящее, т. е. возраст Вселенной, записанный в кинематическом времени.

Для явлений, имеющих место в данный момент, в настоящее время- динамическое и кинематической время численно совпадает, но этим не характеризуются большие отрезки времени. Отсюда некоторые авторы делают ложный вывод: ответ на вопрос, сотворен мир или ие сотворен, конечно или бесконечно во времени его существование, зависит от выбора часов, которыми мы измеряем время.

Е. А. Милн считает, что “современная физика... смешивает временные переменные, используемые в различных областях исследования”, именно: в классической динамике и в оптике, в уравнениях Максвелла. Он пишет: “Шкала времени, на которой базируется ньютоновская динамика, не есть шкала времени, которая является основой формул Лоренца или электродинамики Максвелла. Динамика Эйнштейна, которая использует ту же самую шкалу времени и для механики, и для оптики, страдает впоследствии от смешения идей, которые будут исследованы в ходе-этой книги”. Казарян В.П. Понятие времени в структуре научного знания. М.: Изд-во МГУ, 2000. С.37.

Временем ньютоновской физики является динамическое время, так как “однородное время динамики допускает изменение начала и изменение шкалы без влияния на форму уравнений динамики”. Милн конструирует динамику в кинематическом времени. Она сильно отличается от ньютоновской, но переходит в нее при переградуировке часов от кинематического времени к динамическому. Процедура переградуировки означает переход от рассмотрения часов, находящихся и одном состоянии движения, к рассмотрению часов, находящихся в другом состоянии движения.

Е. А. Милн устраняет постулат конгруэнтности временных интервалов, показываемых часами разного типа, например механическими и атомными. Он оставляет постулат конгруэнтности для однокачественных часов и использует геометрическую модель времени, как в традиционной физике.

Концепция Милна лишний раз иллюстрирует на фоне традиционной физики, с одной стороны, устойчивость той модели времени, которая используется в собственной системе отсчета наблюдателя, с другой - зависимость процедуры измерения от теории изучаемых явлений.

На эмпирическом уровне удается эксплицировать такое важное свойство времени, как его направление. Введение направленности временной оси позволяет избавить исследование от психологически возможных путешествий в прошлое и будущее (человек “сейчас”, в “настоящем”, вспоминает прошлое или же строит проект будущего), от концепций замкнутого времени, которые существуют в истории культуры; только за счет элиминации этих концепций и введения представления потока абсолютного времени удалось обосновать процедуру измерения времени.

Кроме того, реальное оперирование с материальными предметами в процессе эмпирического познания показывает неравнозначность отношения “раньше-позже” и “позже-раньше”. В этом случае преодолевается номологическая обратимость времени. Так, можно осуществить эксперимент, который не противоречит теории, а находится в полном согласии с законами классической механики, но в котором отношение “раньше-позже” носит некоторый выделенный характер и его нельзя заменить на “позже-раньше”, ибо при этом изменится изучаемый процесс.

Пусть экспериментально изучается движение шара. Шар движется из точки А в точку В. Если на пути движения шара между А и В поставить препятствие в точке С (находящейся между А и В) до того, как шар пройдет точку С, то он при соответствующих физических условиях вернется в точку А. Если же барьер поставить в точке С после того, как шар ее уже пройдет по направлению к В, то шар будет продолжать свое движение к В. Эта экспериментальная ситуация показывает, что в физическом исследовании используются временные представления и в других формах, не зафиксированных в системе утверждений теории. Они соответствуют процедурам экспериментального (опытного) исследования природы. Оперирование с материальными предметами, выход за пределы чисто теоретической деятельности позволяют утверждать необратимость реального процесса в противоположность тому, что утверждается в его теоретической реконструкции. Все законы классической механики, которые управляют движением шара вдоль линии АВ, инвариантны относительно временной инверсии. Но инвариантность законов относительно замены “раньше” и “позже” друг другом не означает, что можно менять местами “раньше” и “позже” в физическом эмпирическом исследовании. Реальная предпочтительность процесса, идущего в определенном направлении по сравнению с обратным его ходом, которую мы наблюдаем в действительности (или предпочтительный порядок событий, с которым мы связываем направленность времени), связана с внетеоретическими обстоятельствами. В отличие от теории процедура измерения времени вводит направленность времени, указывает порядок “раньше-позже”, который соответствует течению времени от прошлого к будущему. Казарян В.П. Понятие времени в структуре научного знания. М.: Изд-во МГУ, 2000. С.48.

Получение эмпирических фактов о времени является необходимым фрагментом эмпирического иследования, проводимого ученым в любой отрасли научного познания. В процедуре измерения времени традиционной физики используется модель Ньютона, а для релятивистских случаев - ньютоновские и эйнштейновские представления в единстве. Эти модели времени используются в эмпирической познавательной деятельности всех отраслей науки. Обычно они называются “физическими часами” (или “временем экспериментатора”); в силу исторического и теоретического приоритета физических методов исследования без них эмпирическое Познание не может обойтись. Их использование позволяет получить эмпирические факты о временной упорядоченности событий: какое из них произошло раньше, какое - позже, какое одновременно с другим событием в определенной системе отсчета, какова величина временного интервала между этими событиями в данной системе отсчета.

8. Дуализм времени

Существуют две основные функции времени, важные для жизни и развития общества. Первая - время позволяет сравнивать длительности процессов и явлений. Вторая - возможность при помощи времени установить очередность, порядок событий. Очевидно, для исполнения двух ролей само время должно обладать двумя различными свойствами. А.П. Левич формулировал первое свойство как параметрическое время, второе - как предвремя. Первое используется, например, при подсчете затрат труда, энергии, денег на выполнение какого-то плана. Второе свойство необходимо для выявления причинно-следственных связей в цепи событий, для согласования действий частей в многокомпонентных системах и др.

Дление и порядок находятся в отношении дополнительности друг к другу. Чем меньше инерция, тем чаще смены, тем интенсивнее протекает процесс. Для иллюстрации этого положения зададимся некоторым предельно малым "квантом" времени . Предел различения ставится точностью наличного хронометрического механизма. Для определения длительности событий внешнего мира мы можем воспользоваться этой минимальной временной единицей неразличимости (ВЕН), или сделать шкалу более грубой, с единицей, равной двум квантам, трем и т.д. От выбора единицы зависит неопределенность ?n при получении информации о порядке событий и неопределенность измерения их длительности ??. Под неопределенностью будем понимать вероятность получить при измерении неверный ответ. Чем крупнее единица, тем меньше вероятность ошибиться в определении длины отрезка - в этих единицах. Величина неопределенности обратно пропорциональна величине взятой единицы. Порядок событий, наоборот, становится тем менее определенным, чем больше принятый интервал неразличимости, так как события, попавшие в один и тот же интервал, оказываются для наблюдателя одновременными. Левич А.П. Мотивы и задачи изучения времени // Конструкции времени в естествознании: на пути к пониманию феномена времени. М.: Изд-во МГУ, 1996. С.16.

Выбор единицы отсчета времени (ВЕН) в обиходе зависит от субъективного ощущения длительности отрезка между прошлым и будущим, длительностью того, что мы связываем с понятием "сейчас". Понимание "настоящего" как точечной границы между прошлым и будущим - не более, чем абстракция. Для любого живого существа (если не принимать во внимание математиков) даже самое малое "сейчас" имеет конечный размер.

Его нередко связывали с "мигом" - движением глазного века, с одним ударом сердца и др.

Для палеонтолога настоящее время ассоциируется с промежутком порядка миллиона лет, для историка - тысячи лет, для синоптика - суток, для спортсмена-легкоатлета - сотых долей секунды. Опираясь на длительность этого настоящего, путем экстраполяции его в прошлое и будущее мы получаем нужную нам шкалу для операций со временем.

Обыватель живет во многих временных масштабах, но в каждый момент "рабочим" оказывается один из них: при праздновании юбилеев за единицу принимается пятилетие, при выяснении возраста - год, при планировании сельскохозяйственных и других сезонных работ - месяц, при планировании дневных дел - час. Возможность перехода от одной единицы к другой дает необычайную гибкость во взаимоотношениях человека с окружающей средой. Многократно в течение дня человек вынужден заново приспосабливаться к среде, которая представляет собой иерархию темпомиров. Необходимость в переходе от одной шкалы к другой создается потребностью в одних случаях - увеличить различимость порядка событий, пренебрегая точностью в определении длительности, в других - приходится жертвовать деталями в последовательности ради определенности в обозначении длительности события.

При необходимости человеческий интеллект создает новые ритмы и с ними - новые времена, например, для космонавтов, обращающихся вокруг Земли. Каждый вновь созданный механический колебательный контур, каждое вновь родившееся живое существо - это особая система отсчета времени, которая живет и умирает вместе с механизмом или организмом.

Может показаться, что переходы от одной системы единиц времени к другой - чисто мыслительная операция, возможно даже, дело вкуса "пользователя" временной шкалы. Есть ли разница, например, в какой форме записать возраст Земли: в миллиардах лет, в тысячах лет, в сутках или секундах? Между тем, независимо от человека в природе также постоянно происходит измерение времени. Множество циклических явлений в живой и неживой природе на поверхности Земли "выбрали" основной единицей измерения времени сутки или год не по произволу, а потому, что эти кванты дления заданы им объективными космическими процессами.

Принцип дополнительности запрещает доводить величину ошибок дления и порядка до бесконечно большого размера или, наоборот, до нуля. Но попробуем мысленно снять этот барьер и посмотреть, что станет со временем, например, если увеличить размер единицы неразличимости до бесконечности. Очевидно, в такой же пропорции до бесконечности возрастет ошибка определения порядка ?n. При этом время потеряет свое основное свойство - "течь", отражать изменения в материальном мире. Согласно другой парадигме - даже не отражать изменения, а быть их физической причиной.

При бесконечном сдвигании индекса в другую сторону, достигаем абсолютного знания относительно порядка событий, но бесконечно большая ошибка ?? и тождественно равная нулю единица неразличимости делают невозможным измерение протяженности какого-либо интервала в таком времени. Из нулей, как известно, никакой длительности составить нельзя. Следовательно, реально лишь такое представление о времени, в котором единицы измерения прошлого и будущего имеют конечную длительность. В обоих крайних состояниях время просто исчезает как ощутимая каким-либо образом реальность. Но приближение к этим запретным состояниям, возможно, осуществляются в действительности. Представления о сингулярности, в которой пребывал Мир до Большого Взрыва, могут коррелировать с состоянием минимальной ВЕН. Когда практически останавливаются физические процессы, способные нести информацию о длительности явлений, понятие времени теряет смысл. Арманд А.Д. Анатомия кризисов. М.: Наука, 1999. С.137.

Зато поразительный эффект первых секунд существования Вселенной, когда за интервалы, ничтожные по нашим мерам, совершились события, равноценные миллиардам последующих лет, может быть следствием мгновенного растяжения единицы неразличимости, в которую вместилось великое множество преобразований.

Если снова наступит момент почти полной остановки движения, например, в результате тепловой смерти, дление приблизится к минимальному пределу, а в мире наступит господство порядка в форме застывшего пространственного порядка.

Представление о двоичной природе времени позволяет сформировать новый взгляд на проблему дискретности-континуальности времени. Если принять, что время составляется из последовательности единиц неразличимости, то очевиден ответ: такое время дискретно. Границы между отрезками резки (мгновенны), а внутри отрезков изменений не происходит. Такое положение сохраняется, пока мы в пределе не переходим к модели с нулевой длительностью ВЕН. Время, способное отмечать лишь порядок явлений, больше отвечает представлению о непрерывности событий. Но в ходе приближения единицы неразличимости к нулю свойство непрерывности проявляется со все большей очевидностью. Можно допустить, что время как объективная реальность содержит в себе оба качества, связанные отношением дополнительности. В зависимости от конкретного требования человеческого разума или конкретной ситуации физического мира время может становиться "более дискретным", существенно дискретным или "более непрерывным", существенно непрерывным.

Двойственность времени имеет отношение к дискуссии на тему об объективном или субъективном характере времени. Появление каждого нового эволюционирующего объекта неживой, биологической, социальной или ментальной природы вводит в обиход новую шкалу времени со своей системой единиц. Создавая часы и размечая циферблат, человек творит двуликого Януса. Разбивка круга на равные отрезки отражает время-дление, а их оцифровка задает время-порядок. Мы используем преимущественно то одно из свойств, то другое.

Развивая мысль о сотворении вместе с материальными системами новых "времен", легко придти к выводу о том, что и фундаментальное абсолютное время Ньютона тоже должно опираться на некоторый физический процесс, о котором мы можем лишь сказать, что он "идет", хотя природы его не знаем. И, соответственно, остановка этого мирового процесса должна означать исчезновение времени, по крайней мере, в облике порядка.

Единица неразличимости сжимается до нуля. На роль таких эпох "отсутствия времени" претендует состояние Вселенной до Большого Взрыва и после ее гипотетического коллапса, концентрации обратно в сингулярность. Из более знакомых нам событий можно указать на космические объекты, называемые черными дырами. По современным представлениям гравитационное поле в этих фантастических телах настолько "изгибает" пространство, что свет движется бесконечно долго от одной точки к другой, горизонт событий (радиус Шварцшильда) сокращается до размера точки, с ним вместе исчезает временная единица неразличимости. Само понятие времени теряет смысл. Эгельн Х. Незримые чудовища, притаившиеся в глубинах Вселенной. // ГЕО. № 2. 2003. С.126

Отсюда вывод: космическое время возникает и исчезает параллельно с природными процессами, идущими независимо от нас.

Количественное соотношение ошибки порядка и ошибки дления в определенных условиях поддается изменению по нашему желанию.

Прибором, воспринимающим время внешнего мира, для нас служат биоритмы человеческого организма, в первую очередь, ритмы мозга, фиксируемые энцефалограммами. Современная медицина располагает средством управления биоритмами по желанию человека с помощью обратной связи, осуществляемой через дисплей компьютера. Подобных результатов без помощи техники добиваются люди, практикующие йогу. Ритмы нервной системы подобно колебательному контуру радиоприемника отзываются на внешние колебания соответствующей частоты и позволяют считывать информацию, которую они несут на себе. Настраивая свой мозговой приемник на все более длинные единицы неразличимости, человек расширяет свое настоящее до часа, суток, года, тысячелетия и с помощью резонансного фильтра "вынимает" из окружающего пространства несущие информацию частоты, отвечающие этим интервалам времени.

Когда писатель, артист или художник сосредоточивается на каком-то событии прошлого, он его включает в свое настоящее, и это позволяет ему создать эффект присутствия. Историки без конца переписывают историю с позиций настоящего. Когда астроном направляет телескоп на далекую звезду, он делает своим настоящим давно прошедшие состояния светил. Смело поставленный Н.А.Козыревым в 1991г. эксперимент с получением сигнала от звезды из упрежденной точки небосвода показал, что расширение настоящего происходит симметрично как в прошлое, так и в будущее. Таким образом, дуалистическая модель времени позволяет рассматривать как реальность, подлежащую исследованию научными методами, факты поразительных предвидений будущего пророками и ясновидящими, такими как Нострадамус, болгарская предсказательница Ванга и др. Становится объектом изучения перспектива создания техническими или биотехническими методами "машины времени".

Представление о двойственной природе времени может внести коррективы в модель мира, предложенную в начале ХХ века Г.Минковским. Основываясь на концепции пространственно-временного континуума теории относительности, Минковский поделил четырехмерный псевдоевклидовый Универсум, пронизанный мировыми линиями материальных предметов, на два подпространства. Согласно модели, наблюдатель обитает в центральной точке O (рис.1) внутреннего подпространства, геометрически представляющего собой два конуса, соединенные в точке вершинами. В пределах этих конусов наблюдатель имеет возможность осуществлять связь с любой другой точкой при посредстве электромагнитного излучения. Напротив, внешнее подпространство, благодаря ограничению скорости света, остается зоной, недоступной для связи ни в настоящем, ни в прошлом, ни в будущем.

Рис.1. Преобразование модели мира Минковского при переходе от малой временной единицы неразличимости к большей. ww - мировая линия наблюдателя, xx -границы между доступным (вокруг мировой линии) и недоступным подпространствами при нулевой единице неразличимости. O - начало координат, позиция наблюдателя. O'O' - растянутое настоящее, x'x' - расширенные границы подпространства доступности после увеличения длительности настоящего. Сазанов А.А. Модель мира Минковского // Дельфис. 1997. № 1. С.71.

Модель Минковского основана на представлении о настоящем как о безразмерной точке. Но если, следуя концепции двоичного времени, перейти к образу настоящего, обладающего определенной длительностью, то запрет на связь с точками внешнего подпространства перестает быть абсолютным. "Растягивая" интервал настоящего времени, обитатель точки O получает доступ ко все более обширной части "зоны недоступности" (см. рис.1).

Если, к тому же, принять во внимание, что не существует принципиальных ограничений на расширение настоящего, то возникает вопрос: остается ли в мире, организованном по Минковскому, что-либо недостижимое для пытливого человеческого ума.

Список использованной литературы

Аксенов Г.П. О двух концепциях природы времени в естествознании ХХ в. Ежегодник ИИЕТ РАН «История наук о Земле», 2008, № 2.

Арманд А.Д. Анатомия кризисов. М.: Наука, 1999.

Ахундов М. Концепции пространства и времени: истоки, эволюция, перспективы. М., 2000.

Бергсон А. Собр. соч. в 4 тт. Т.1. М., Наука, 1992.

Бергсон А. Творческая эволюция. М.: Канон-пресс: Кучково поле. 1998.

Вейль Г. Пространство. Время. Материя. Лекции. / Пер. с нем. М.: Эдиториал . 2004.

Вернадский В. И. Проблемы биогеохимии. /Труды Биогеохимической лаборатории. Т. XVI. М.: Наука. 2000.

Еремеева А.И. Астрономическая картина мира и ее творцы. М.: Наука, 2004.

Казарян В.П. Понятие времени в структуре научного знания. М.: Изд-во МГУ, 2000.

Левич А.П. Мотивы и задачи изучения времени // Конструкции времени в естествознании: на пути к пониманию феномена времени. М.: Изд-во МГУ, 1996.

Попов В.Г. Логика квантового мира. СПб., 2005.

Ракитов А.И. Анатомия научного знания. М. 1999.

Рейхенбах Г. Философия пространства и времени. М.: Наука, 2005.

Сазанов А.А. Модель мира Минковского // Дельфис. 1997. № 1.

Эгельн Х. Незримые чудовища, притаившиеся в глубинах Вселенной. // ГЕО. № 2. 2003.

Размещено на Allbest.ru