Понимание времени

Архимед был основателем гидростатики как науки и создательом первого важного трактата по статике. Что Евклид сделал для ремесла каменщика, то Архимед сделал для практического и интуитивного знания целых поколений инженеров, которые пользовались простейшими машинами, к примеру весами и рычагом. Он заложил теоретическую основу этого знания и, следуя примеру Евклида, изложил его в виде логически стройной инфраструктуры. Его трактат «О равновесии плоскостей» представляет собой выдающийся пример научного изложения, основанного на строгих выводах из вполне очевидных предпосылок. Он представляет собой тот идеал, который столь настойчиво в наши дни искали Эйнштейн и другие ученые, — состоящий в сведении физики к геометрии, но понятие времени в нем не встречается.

Аристотелевская трактовка физических проблем была совершенно иной. Метафизический принцип, согласно которому каждое изменение требует причины, был фундаментальным для образа мысли Аристотеля. к примеру, статьа VII «Физики» начинается с утверждения: «Все, что движется, движимо чем-то еще». Этот постулат физики вынуждены были отвергнуть еще до того, как была сформулирована современная динамика. Тем не менее, какими бы ошибочными ни казались теперь принципы Аристотеля, то, что они столь долго были общеприняты, показывает, что они являлись столь же «самоочевидными», как аксиомы и постулаты Евклида и Архимеда. Существенное различие между ними заключалось в следующем: что бы ни думали сами математики, они фактически имели дело с абстрактными предельными случаями, тогда как Аристотель был эмпириком, того интересовала исключительно действительная физическая вселенная, в том виде, как он ее себе представлял, и поэтому он разделял все ошибки этой ограниченной концепции. Действительно, аристотелевскую физику надо было свергнуть, прежде чем возникла современная физика, и следовало применить метод Архимеда.

Тем не менее физика Аристотеля со всеми своими недостатками в одном жизненно важном отношении превосходила физику Архимеда. Определенность и ясность принципов Архимеда в большой степени явились результатом того, что эти принципы затрагивали, так сказать, поверхность явлений и не добирались до глубин. Логически идеальный трактат Архимеда о статике был на деле менее глубоким и менее богатым в смысле перспектив его дальнейшего развития, чем не лишенная недостатков работа Аристотеля. Причина этого ясна: Архимед обходил проблему движения; Аристотель же ею непосредственно занимался. В натурфилософии Архимеда законы природы представляют собой законы равновесия, и связанные с временем понятия не играют в ней никакой роли, тогда как для Аристотеля природа была «началом движения и изменения» и не могла быть понята без анализа времени.

Хотя сугубо фундаментальная по отношению к нам природа времени очевидна, как только мы осознаем, что наши суждения о времени и событиях во времени сами существуют «во» времени, тогда как наши суждения о пространстве, по-видимому, не относятся в каком-либо ясном смысле к месту в пространстве, на физиков значительно более глубоко влияет тот факт, что пространство кажется нам данным все сразу, тогда как время предстает перед нами только кусочками. Прошлое надо восстанавливать с помощью ненадежной памяти, будущее скрыто от нас, и только настоящее непосредственно переживается нами. Это удивительное различие пространства и времени нигде не имело большего влияния, чем в физической науке, основанной на понятии измерения. Свободная подвижность в пространстве ведет к представлению о перемещаемой единице длины и неизменной измерительной линейке. Отсутствие свободной подвижности во времени лишает нас уверенности в том, что процесс длится то же самое время всякий раз, когда он повторяется. Следовательно, как заметил Эйнштейн, «для физического мышления характерно... что оно старается в принципе иметь дело с одними лишь «пространственно-подобными» понятиями и стремится выразить с их2 помощью все отношения, имеющие форму законов» 2. Правда, Эйнштейн в термин «пространственно-подобный» включил понятия времени и события, в том виде, в каком они использовались в его теории, но он полагал, что более естественно «мыслить физическую реальность четырехмерным континуумом вместо того, чтобы, как прежде, считать ее эволюцией трехмерного континуума». Таким образом, для эффективного изучения временного аспекта природы люди используют свою изобретательность, чтобы придумать средство, при помощи того специфические характеристики времени либо игнорировались бы, либо искажались. (Действительно, это очевидно даже на уровне обычного разговора, когда мы говорим о «коротком промежутке времени», словно интервал времени можно рассматривать как интервал пространства.) Великие достижения в физической науке были совершены при строгом проведении этой парадоксальной политики.

Нет ничего специфически современного или революционного в тенденции подчинить время пространству. Еще в 1872 году в своей знаменитой речи «О границах естественных наук» Эмиль Дюбуа-Реймон категорически заявил, что познание природы заключается в сведении всех изменений в физическом мире к движениям атомов, управляемых независящими от времени силами. Четверть века ранее Рельмгольц в своей лекции «О сохранении силы» утверждал, что задача физики в конце концов заключается в сведении всех явлений природы к силам притяжения и отталкивания, интенсивность которых зависит только от расстояния между телами. Только в том случае, если эта проблема разрешима, можно-де быть уверенными, что природа познаваема. Подобный же взгляд высказал Пуансо в «Элементах статики»: «В идеальном знании мы знаем только один закон — закон постоянства и однородности. К этой простой идее мы пытаемся свести все другие, и, как мы думаем, только в этом сведении заключается наука».

Возвращаясь к XVIII столетию, мы находим, что взгляды Лавуазье основывались на постулате, что в каждом химическом преобразовании имеет место сохранение «материи»: «На этом принципе основано все искусство химического эксперимента» Химическое уравнение является выражением принципа тождества, сохранения устранения времени (time-elimination) — короче говоря, выражением того, что, вопреки видимым внешним изменениям, в основном ничто не происходит. Поэтому специалист по философии науки Эмиль Мейерсон заключил, что «наука, стараясь стать «рациональной», стремится все более и более уничтожить изменение во времени».

В математической физике современник Лавуазье Ла» гранж был предшественником Мииковского и Эйнштейна, когда утверждал, что время можно рассматривать как четвертое измерение пространства. Он понимал, что наподобие осей геометрической инфраструктуры координат временная переменная аналитической механики, основанной на ньютоновских законах движения, не является однонаправленной и что в принципе все движение и динамические процессы, подчиняющиеся этим законам, обра-» тимы. Более того, начало отсчета ньютонианского времени можно выбрать так же произвольно, как и начало декартовой инфраструктуры координат. Рассматривая физическое время как четвертое измерение пространства, Лагранж вообще исключил время из динамики.

«Устранение» времени из естественной философии тесно связано с влиянием геометрии.

Архимедовская теория статических явлений почти полностью была геометрической (негеометрические элементы в ней не являлись непосредственно очевидными, к примеру, неявное предположение, что момент вращения вокруг точки опоры нескольких грузов, размещенных вдоль одного плеча рычага, будет таким же, как если бы все грузы были сосредоточены в их центре тяжести). Великие достижения Галилея в динамике в большой степени были обусловлены удачным использованием им изображения времени геометрически в виде прямой линии. Главная цель глубоких исследований Эйнштейна о силах природы хорошо выражена термином «геометризация физики»; время полностью растворяется в геометрии многомерного пространства. Таким образом, вместо игнорирования временного аспекта природы, как это делал Архимед, математики и физики нового времени пытались объяснить время через пространство, и в это.м им помогали философы, особенно идеалисты 2.