 | Поиск |
Скачать 1.99 Mb.
|
| Глава перва Пространство и время в макромире Макроскопический опыт и человеческое познание Человек — макроскопическое существо. Его деятельность ограничена миром средних (не слишком малых и не слишком больших) масштабов. В обыденной жизни мы не имеем дела с космическими явлениями и миром элементарных частиц, хотя они и играют важную роль в нашем существовании. Элементарные частицы недоступны нашим органам чувств, а астрономические объекты доступны лишь отчасти. Любые немакроскопические объекты мы воспринимаем не непосредственно, а лишь через другие объекты и явления. Наши органы чувств, которые также являются макроскопическими системами, переводят информацию о таких явлениях на “макроскопический язык”, после чего она становится доступной для нас. Так, когда мы говорим, что видим Млечный Путь, это означает, что свет от данного астрономического объекта (галактики) достиг нашего зрительного анализатора, в ко- 27 тором произошли сложные процессы, а затем информация была передана в мозг и расшифрована. Если мы наблюдаем путь элементарной частицы в камере Вильсона, это означает, что в местах, где пролетает частица, конденсируются капельки жидкости, которые мы воспринимаем как траекторию частицы. В обоих случаях мы непосредственно воспринимаем не объект “как таковой”, а сведения о нем, преломленные через объекты и приборы. Эта важная роль макроскопического опыта в познании была подчеркнута Нильсом Бором. Бор указал на то обстоятельство, что измерительный прибор является системой, устройство которой может быть описано на языке классической физики'. Любое измерение должно быть воспроизводимым, а информация о нем — поддаваться словесному выражению. Более того, измерение является процессом, в котором главную роль играют макроскопические пространственно-временные отношения. Как пишет Макс Бори, “каждое измерение утверждает, что указатель, или помеченная точка, совпадает с тем или иным делением линейки одновременно с совпадением стрелок часов с какими-либо делениями их циферблата. Независимо от того, касается ли измерение длин, времен, сил, масс, электрических токов, химического сродства или чего бы то ни было еще, фактическое 1 Н. Вор. Атомная физика и человеческое познание. М., 1961, стр. 42. 28 содержание наблюдений состоит лишь из пространственно-временных совпадений” '. Согласно этой точке зрения, измерение есть процесс, протекающий на фоне макроскопического пространства и времени. Мы можем сравнить его с “проецированием” изучаемой реальности на непрерывный пространственно-временной фон нашего опыта, и в этом смысле говорить о “первичности” этого фона для любого опытного познания. Условием воспроизводимости эксперимента является то, что он осуществляется на одном и том же макроскопическом пространственно-временном фоне. Эксперимент может быть воспроизведен в любом пункте земного шара — в Москве, Нью-Йорке или Токио — ив пределах погрешностей наблюдений даст один и тот же результат. Объективным основанием такого “первичного” характера макроскопического пространства и времени по отношению к опытному познанию является абсолютность пространства-времени макромира, его относительная независимость от макроскопических явлений и процессов. Таким образом, макроскопическое пространство-время является как бы “фотопластинкой”, на которой отпечатываются процессы, протекающие в мире малого и большого. Такая особенность явилась одним из объективных источников кантовского априоризма в представлениях о пространстве и вре- 1 М. бори. Эйнштейновская теория относительности. М., 1964, стр. 399. 29. мени. Макс Лауэ, подчеркивая мысль Канта, что невозможно представить себе объекты вне пространства и времени, но вполне можно вообразить пустые пространство и время, не заполненные объектами и событиями, считает ее серьезным аргументом в пользу априорности трехмерности пространства и одномерности времени'. На первый взгляд данный довод действительно убедителен, так как в нашем опыте подобные свойства выступают по отношению к любым другим как исходные, фактически не нуждающиеся в опытной проверке. Но на самом деле эта “априорность” кажущаяся: она связана с относительной самостоятельностью макропространства и макровремени. Основные свойства последних могут казаться априорными лишь в рамках макрофизики и перестают быть таковыми за ее пределами. Конечно, опытное исследование немакроскопических объектов также в конечном счете основывается на “проекциях” этих объектов и структур на макроскопический фон. Но это не означает, что подобные объекты сами существуют в макропространстве и макровремени: они могут находиться в своих особых, качественно отличных от наших пространственно-временных формах. Иными словами, макроскопическое пространство-время выступает как “первичное” на эмпирическом уровне научного исследования, но отнюдь не на теоретическом. 1 М. Лауэ. Теория познания и теория относительности. Статьи и речи. М., 1969, стр. 241—242, 265, 279. 30 С точки зрения теоретического познания возможно использование множества пространственно-временных моделей с особыми метрическими и топологическими свойствами. Проблема реального пространства и времени Если реальное макропространство и макровремя суть условия сосуществования и смены состояний любых окружающих нас объектов и явлений, то перцептуальное пространство и время (от английского perception — восприятие) суть условия сосуществования и смены ощущений и других психических актов субъекта. В реальном пространстве локализованы физические объекты, а в перцептуальном — наши ощущения. Теория Канта, согласно которой время и пространство суть формы нашей чувственности, несомненно имеет рациональное зерно. Хотя Кант и не использовал выражение “перцептуальное пространство и время”, которое было введено в употребление лишь в конце XIX в. и особенно широко применялось в работах Бертрана Рассела, его анализ, по существу, относился именно к данному понятию. Кант обосновал “исходный” характер перцептуального пространства и времени по отношению к любому человеческому опыту. Но его концепция содержала и другой момент. Она отрицала существование реального пространства и времени. “Вещи в себе”, по мнению Канта, непространственны и невре- 31 менны; пространство и время — это та субъективная рамка, в которой группируются наши ощущения и восприятия. В основе субъективистской концепции Канта и его последователей лежит отрицание существования реального времени и пространства. Они считают, что наши ощущения и восприятия упорядочены в пространстве и во временрг, но нельзя быть уверенным в упорядоченности реальных объектов во времени и пространстве, ведь действительность дана нам лишь через восприятия. Наша уверенность в пространственное™ и временности реальных вещей лишь иллюзия, заявляют они. Чтобы пояснить данное рассуждение, обратимся к следующему примеру. Если некто говорит: “я вижу зеленый лист”, означает ли это, что зелень существует независимо от данного субъекта? Имеем ли мы право “проецировать” на мир наши ощущения, он-тологизировать их и говорить, что “зеленое” объективно существует? Очевидно, нет. Тот, кто полагает, что вещи существуют абсолютно в том же виде, в каком они нами представляются, стоит на позиции наивного реализма. На самом деле реально существует не “зеленое”, как мы его воспринимаем, а свойство поверхности листа отражать свет определенной длины волны и поглощать свет других длин волн. Но возможно, что “чувство” пространства и времени, которым мы обладаем, так же нельзя безоговорочно “проецировать” на реальный мир, как ощущение зеленого. Поэтому вопрос о существовании 32 реального пространства и времени не столь прост, каким он может показаться на первый взгляд. Основанием для субъективистской трактовки рассматриваемой проблемы издаина служили пространственно-временные парадоксы и антиномии. Так, Августин, впервые пришедший к выводу, что время пе существует объективно, что оно находится лишь в глубинах нашей души, исходил из парадоксальных особенностей течения времени: прошлое уже пе существует, будущее еще не существует, настоящее же не имеет никакой протяженности; следовательно, время не обладает реальностью. Кант опирался на космологические антиномии, которые определяют мир как конечный и как бесконечный во времени и пространстве. Английский философ-неогегельянец конца XIX — начала XX в. Френсис Брэдли также приводит антиномию: с одной стороны, пространство и время — ничто, кроме отношений между вещами, а с другой — они не есть простые отношения, они могут существовать и при отсутствии вещей. Таким образом, считалось, что раз мы неизбежно приходим к противоречиям, время и пространство пе могут существовать реально. Однако перечисленные парадоксы и антиномии не могут служить обоснованием субъективизма в данном вопросе. Августинов-ский парадокс, подобно апориям Зенона, разрешается с помощью средств современной математики. Космологические антиномии Канта, как мы увидим позже, объясняютс 2 А. М. Мостспанешш 33 путем уточнения употребляемых понятий. При анализе антиномии, сформулированной Брэдли, следует учитывать, что пространство и время, с одной стороны, абсолютны в смысле самостоятельности в отношении отдельных предметов, а с другой стороны, относительны в смысле обусловленности глубокими свойствами материи. Решающий удар субъективистская концепция получила в связи с кризисом априоризма. Кант полагал, что возможна лишь одна геометрия — эвклидова, истины которой даны субъекту до всякого опыта, априори, и никогда не смогут быть опровергнуты или заменены другими. Однако в XIX в. Лобачевским, Больяи и Риманом были открыты и разработаны пеэвклидовы геометрии. Стало ясно, что в математике может быть построено неисчерпаемое множество самых различных геометрических пространств, и только опыт может показать, какое из них имеет отношение к реальному миру. Пространство и время в таком случае не могут быть субъективными, так как объективный физический эксперимент показывает, какая геометрия реализуется в данной области мира. Анри Пуанкаре, с позиций конвенционализма, попытался дать свою интерпретацию соотношения субъективного и объективного в данной проблеме. Он считал, что все математические пространства являются равноправными, пи одно из них не имеет каких-либо преимуществ по сравнению с другими. Все они представляют собой некие абстрактные модели, существующие только в нашем 34 сознании. Поэтому бессмысленно спраши-' вать, какое из них реализуется в действительности. При описании физических явлений одно из них более удобно, другое -менее удобно, но это не означает, что одно из них истинно, а другое — не истинно. В дальнейшем идеальные математические модели стали называть концептуальными (то есть понятийными) пространствами. Если употребить этот термин, то точку зрения Пуанкаре можно выразить следующим образом. При описании явлений природы мы выбираем такое концептуальное пространство, которое лучше соответствует особенностям нашего перцептуального пространства и времени и в связи с этим является для нас наиболее удобным. Таким образом, вопрос об объективной реальности пространства и времени упирается в вопрос об объективном существовании геометрических объектов, который давно волновал философов. Еще Пифагор и Платон столкнулись со следующим серьезным противоречием. С одной стороны, идеальные геометрические объекты не существуют в действительности. Любые материальные заместители этих объектов несовершенны, отклоняются от идеального образца. Если мы чертим мелом на доске окружность или прямую линию, мы заранее смиряемся с тем, что окружность не является идеально круглой, а прямая не обладает идеальной прямизной. Но, с другой стороны, идеальные геометрические объекты существуют в математике. У Платона не возникало сомнения о* 35 в том, что математик открывает новые геометрические объекты, так же как зоолог открывает новые виды животных, а ботаник — новые виды растений. Математические истины, по сравнению с другими научными истинами, обладают наибольшей научной строгостью и достоверностью, в меньшей степени зависят от познающего субъекта. Учитывая это, Платон и пришел к выводу, что идеальные математические объекты (идеи) существуют не в эмпирической действительности, а “па небе идей”. Окружающий нас чувственный мир является лишь бледной копией идеального мира. Чувственные вещи ,и явления лишь “запускают” механизм интуиции, и тогда душа “вспоминает” об особенностях идеальною мира, в котором она когда-то пребывала. Так возникла онтологизация концептуальных математических структур. Механизм этой онтологизации сходен с механизмом он-тологизации чувственных качеств (например, чувства зеленого цвета), о котором говорилось выше. Отличие состоит лишь в том, что здесь “проецируются” на мир не восприятия, а наши абстракции и идеализации. Пуанкаре в своем анализе проблемы начинает с тех же самых фактов, что и Платон, прежде всего с отсутствия в эмпирической действительности идеальных геометрических объектов. Он отрицает опытный характер геометрии. Если бы она была опытной наукой, полагает он, она имела бы только грубо приближенное значение, как наука о движении твердых тел. Но в действитель- 36 ности, подчеркивает Пуанкаре, геометрия изучает не реальные твердые тела, а некоторые идеальные объекты, абсолютно неизменные и служащие лишь упрощенным изображением твердых тел. “Понятие об этих идеальных телах извлечено нами из недр нашего духа, и опыт представляет только случай, заставляющий это понятие выступить” '. (Как видим, высказывание почти в духе Платона!) Но в остальном Пуанкаре резко расходится с Платоном. Он допускает существование математического объекта лишь в особом смысле. Подобный объект считается существующим, если его определение не содержит в себе противоречия2. Можно сказать, что в рамках математики логически возможное совпадает с действительным, но эта “математическая действительность” не может рассматриваться как особая сфера бытия. По мнению Пуанкаре, нельзя говорить о существовании математических объектов в виде неких “платоновских идей”. Ведь непротиворечивым образом можно сформулировать множество определений самых различных математических объектов (в том числе определений, отрицающих друг друга) и построить теории этих объектов. Согласно Пуанкаре, бессмысленно спрашивать, какая из этих теорий истинна. Физик выбирает из них ту теорию, которая более проста и удобна для описания физических явлений, и только. и гипотеза. М., 1904, Наука 2 См. там же, стр. 64. 1 А. Пуанкаре. стр. 83. Поэтому, полагал Пуанкаре, неправомерно спрашивать и о том, какова геометрия реального пространства — эвклидова или неэвклидова. Обе эти геометрии непротиворечивы, следовательно, в математическом смысле обе приемлемы. Но в природе нет материальных объектов, которые были бы точными копиями геометрических объектов, принадлежащих эвклидову или неэвклидову пространству. Следовательно, по мнению Пуанкаре, вопрос о том, какая из этих геометрий реализуется в действительности, незаконен. Иное решение проблемы пространства было дано Эйнштейном. Эйнштейн подчеркивал принципиальное различие между чистой геометрией и физической геометрией. Все рассуждения Пуанкаре, по мнению Эйнштейна, протекают в рамках чистой геометрии, имеющей дело с идеальными математическими объектами и описывающими их аксиомами. Чтобы чистая геометрия стала физической, то есть отраслью естествознания, необходимо, по Эйнштейну, дать ей физическую интерпретацию. Например, тела эвклидовой геометрии необходимо сопоставить с твердыми телами, прямые линии эвклидовой геометрии — со световыми лучами и т. д. После этого только опыт может ответить на вопрос: какова реальная геометрия — эвклидова или неэвклидова? Что касается утверждения Пуанкаре, что в действительности в природе нет твердых тел, которые бы в точности соответствовали идеальным геометрическим объектам, то оно, 38 по мнению Эйнштейна, не может служить веским аргументом в решении данного вопроса. Соответствие твердых тел геометрическим объектам для практических целей является достаточно точным. Строгость чистой математики возможна лишь благодаря тому, что она имеет дело с идеальными, воображаемыми объектами. Но поскольку мы хотим строить науку о реально существующих объектах, приходится жертвовать некоторой точностью. Вопрос о соотношении абстрактных объектов с действительностью характерен не только для физической геометрии, но и для всего научного познания. В физике кроме абсолютно твердого тела используются такие абстрактные объекты, как материальная точка, идеальный газ, система отсчета, классическое и квантовое поле, статистический ансамбль и т. д. Без абстрактных объектов она была бы невозможна, так как ее уравнения непосредственно описывают поведение именно таких объектов. Но в действительности последние реализуются не в чистом виде, а всегда приближенно. Так, тело, размерами которого можно пренебречь, рассматривается как материальная точка; газ, в котором взаимодействие между молекулами пренебрежимо мало, считается идеальным, и т. д. Таким образом, абстрактные объекты приходится сопоставлять с некоторыми реальными явлениями, лишь приближенно соответствующими этим объектам. Только в таком случае уравнения математической физики приобретают конкретное физическое содержание. |
| Поиск |