Представления о пространстве и времени в науке

Первая научная, точнее, математическая модель времени и пространства в науке Нового времени была дана великим английским ученым Исааком Ньютоном (1642—1727) в трактате Philisophiae naturalis principia mathematica (Математические начала натуральной философии), опубликованном в 1687 г.

 

Время, пространство, место и движение составляют понятия общеизвестные. Однако необходимо заметить, что эти понятия обыкновенно относятся к тому, что постигается нашими чувствами. Отсюда происходят некоторые неправильные суждения, для устранения которых необходимо вышеприведенные понятии разделить на абсолютные и относительные, истинные и кажущиеся, математические и обыденные.

I. Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно, и иначе называется длительностью.

Относительное, кажущееся или обыденное время есть или точная, или изменчивая, постигаемая чувствами, внешняя, совершаемая при посредстве какого-либо движения, мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как то: час, день, месяц, год.

II. Абсолютное пространство по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным.

Относительное есть его мера или какая-либо ограниченная подвижная часть, которая определяется нашими чувствами по положению его относительно некоторых тел, и которое в обыденной жизни принимается за пространство неподвижное: так, напр., протяжение пространств подземного воздуха или надземного, определяемых по их положению относительно Земли. По виду и величине абсолютное и относительные пространства одинаковы, но численно не всегда остаются одинаковыми. Так, напр., если рассматривать Землю подвижною, то пространство нашего воздуха, которое по отношению к Земле остается всегда одним и тем же, будет составлять то одну часть пространства абсолютного, то другую, смотря по тому, куда воздух перешел, и следовательно, абсолютно сказанное пространство беспрерывно меняется.

III. Место есть часть пространства, занимаемая телом, и по отношению к пространству бывает или абсолютным или относительным. Я говорю «часть пространства», а не положение тела и не объемлющая его поверхность. Для равнообъемных тел места равны, поверхности же от несходства формы тел могут быть и неравными. Положение, правильно выражаясь, не имеет величины, и оно само по себе не есть место, а принадлежащее месту свойство. Движение целого то же самое, что совокупность движений частей его, т. е. перемещение целого из его места то же самое, что совокупность перемещений его частей из их мест; поэтому место целого то же самое, что совокупность мест его частей, и следовательно, оно целиком внутри всего тела.

IV. Абсолютное движение есть перемещение тела из одного абсолютного его места в другое, относительное — из относительного в относительное же. Так, на корабле, идущем под парусами, относительное место тела есть та часть корабля, в которой тело находится, напр. та часть трюма, которая заполнена телом и которая, следовательно, движется вместе с кораблем. Относительный покой есть пребывание тела в той же самой области корабля или в той же самой части его трюма.

Истинный покой есть пребывание тела в той же самой части того неподвижного пространства, в котором движется корабль со всем в нем находящимся. Таким образом, если бы Земля на самом деле покоилась, то тело, которое по отношению к кораблю находится в покое, двигалось бы в действительности с тою абсолютною скоростью, с которою корабль идет относительно Земли. Если же и сама Земля движется, то истинное абсолютное движение тела найдется по истинному движению Земли в неподвижном пространстве и по относительным движениям корабля по отношению к Земле и тела по кораблю.

…

Абсолютное время различается в астрономии от обыденного солнечного времени уравнением времени. Ибо естественные солнечные сутки, принимаемые при обыденном измерении времени за равные, на самом деде между собою неравны. Это неравенство и исправляется астрономами, чтобы при измерениях движений небесных светил применять более правильное время. Возможно, что не существует (в природе) такого равномерного движения, которым время могло бы измеряться с совершенною точностью. Все движения могут ускоряться или замедляться, течение же абсолютного времени изменяться не может. Длительность или продолжительность существования вещей одна и та же, быстры ли движения (по которым измеряется время), медленны ли, или их совсем нет, поэтому она надлежащим образом и отличается от своей, доступной чувствам, меры, будучи из нее выводимой при помощи астрономического уравнения. Необходимость этого уравнения обнаруживается как опытами с часами, снабженными маятниками, так и по затмениям спутников Юпитера.

Как неизменен порядок частей времени, так неизменен и порядок частей пространства. Если бы они переместились из мест своих, то они продвинулись бы (так сказать) в самих себя, ибо время и пространство составляют как бы вместилища самих себя и всего существующего. Во времени все располагается в смысле порядка последовательности, в пространстве – в смысле порядка положения. По самой своей сущности они суть места, приписывать же первичным местам движения нелепо. Вот эти-то места и суть места абсолютные, и только перемещения из этих мест составляют абсолютные движения.

Однако совершенно невозможно ни видеть, ни как-нибудь иначе различить при помощи наших чувств отдельные части этого пространства одну от другой, и вместо них приходится обращаться к измерениям, доступным чувствам. По положениям и расстояниям предметов от какого-либо тела, принимаемого за неподвижное, определяем места вообще, затем и о всех движениях судим по отношению к этим местам, рассматривая тела лишь как переносящиеся по ним. Таким образом вместо абсолютных мест и движений пользуются относительными; в делах житейских это не представляет неудобства, в философских необходимо отвлечение от чувств. Может оказаться, что в действительности не существует покоящегося тела, к которому можно было бы относить места и движения прочих [152].

 

В этом фрагменте озаглавленном Поучение, формируются представления о времени, пространстве, месте и движении, которые на два последующих столетия определят употребление этих понятий в классической науке Нового времени. Ньютоновское понимание этих категорий опирается на предшествующую традицию, которая во многом восходит к Аристотелю, однако в нем появляются и новые моменты. Прежде всего это относится к четкому разделению этих понятий на абсолютные и относительные. Абсолютные время (длительность) и абсолютное пространство – это «продукты» мышления, идеализации, в которых абстрагированы сущностные свойства этих феноменов. Для абсолютного времени им является равномерность; для абсолютного пространства – самотождественность и неподвижность. Эти сущностные свойства им не только определяются, но и обосновываются.

Относительное время и относительное пространство, по Ньютону, есть «продукты» чувственности. Относительное время есть постигаемая чувствами посредством движения внешняя мера длительности. Относительное время – это время (длительность), которая воспринимается чувствами благодаря движению, и в этой своей данности (то есть данности движения) оно выступает внешней мерой самой длительности. «Внешней» мерой относительное время является по отношению к длительности (абсолютному времени), так как, следуя аристотелевской традиции, английский натурфилософ различает время (длительность) и движение.

Относительное пространство есть определяемая чувствами посредством восприятия положение тел относительно друг друга мера абсолютного пространства или его подвижная часть. Совпадая с абсолютным пространством по виду и величине, относительное пространство различается от него по количеству. Различение абсолютного и относительного пространства по численности связано с количеством тел, находящихся в данный момент в данной части пространства.

Ньютон, как и Аристотель, связывает пространство с телами. Именно эта связь заставляет его наряду с пространством вводить понятие места. Место – это часть пространства, занятое телом. Как и пространство место может быть абсолютным и относительным. Понятием места великий физик уточняет характеристики пространства. Место (часть пространства) не есть ни положение тела, ни объемлющая его поверхность (Аристотель говорил: «не форма тела»). Положение есть свойство места, а поверхность – свойство тела. Изменение места, то есть его перемещение, Ньютон определяет как движение, а пребывание в месте как покой. И движение, и покой он различает на абсолютные и относительные.

Из такого представления времени и пространства проистекают следствия, которые с течением времени почти на два столетия определили отношение человека и к себе и к окружающему его миру. Первое: относительные время и пространство (и место и движение вместе с ними) производны от абсолютных времени и пространства. Второе следствие: время и пространство в качестве характеристик мира выступают независимыми друг от друга, а так же независимы от тел и от мира в целом. Эта независимость, возведенная в абсолют, и постулирование существования абсолютного пространства и абсолютного времени как истинных, определяющий порядок движения тел, превращала их субстанции. Третье следствие: пространство и время есть «вместилища самих себя и всего существующего». Пространство и время есть то, в чем существует и весь мир, и все тела в нем. Благодаря этому следствию пространство стало восприниматься как пустота, а время как «пустая» длительность, никак не влияющие на располагающиеся в них тела. Только независимость пространства и времени от влияния тел полагает равномерность времени и самотождественность и неподвижность пространства. Эти следствия привели к тому, что восприятие окружающего мира стало – в начале в сфере науки, а с развитием просвещения и образования, и в сфере обыденной жизни – определяться абстрактными представлениями, которые в значительной мере повлияли на представления новоевропейского человека о мире. Мир, по словам Хайдеггера, стал восприниматься как «картина мира»[153]. С другой стороны, принятие этих следствий и утверждение их как основополагающих условий познания окружающего мира, которые благодаря Просвещению стали условиями существования, придал науке Нового времени импульс, позволивший европейской цивилизации занять лидирующее положение в мире.

 

Изменение представлений о пространстве и времени в науке произошло на рубеже XIX-XX веков. Суть этих изменений легче всего проследить на примере изменений космологических представлений, так как эти последние, начиная с античности и до сегодняшнего дня, тесно связаны с представлениями о пространстве и времени. В космологии Нового времени, благодаря усилиям Ньютона, пространство представлялось евклидовым, то есть гомогенным во всех точках («всегда одинаковое» по Ньютону), чисто геометрическим и имеющим три измерения; время – равномерным; и пространство и время никак не связаны с телами, в них помещенными. Время в ньютоновской космологии определяло порядок последовательности, а пространство – порядок положения.

Космология рубежа XIX-XX веков, благодаря открытиям электромагнитного и гравитационного полей, уже исходила из представления об искривленном пространстве, как эффекте неразрывной связи пространства с материей*. Теоретическим обоснованием этой связи стала общая теория относительности Альберта Эйнштейна (1879—1955), которая свойства пространства поставила в зависимость от распределения материи.

Космологическая модель Эйнштейна имела свое основание в теории относительности, в которой трехмерная метрика евклидового пространства дополнялась еще одним измерением – временем, и становилась четырехмерным пространством-временем. Это дополнение сопровождалось появлением универсальной постоянной с – скоростью света. Скорость света – это предельная скорость распространения любого сигнала. Оценивая важность установления универсальной постоянной скорости света Илья Пригожин и Изабелла Стенгерс в своей совместной работе Порядок из хаоса: Новый диалог человека с природой писали:

 

Исходя из этого постулата, Эйнштейн пришел к весьма замечательному выводу: мы не можем более определить абсолютную одновременность двух пространственно разделенных событий; одновременность может быть определена только относительно данной системы отсчета. … Законы Ньютона отнюдь не предполагают, что наблюдатель — «физическое существо». Объективность описания определяется как отсутствие всякого упоминания об авторе описания. Для «нефизических» разумных существ, способных обмениваться сигналами, распространяющимися с беско­нечно большой скоростью, теория относительности была бы неверна. То обстоятельство, что теория относительности основана на ограничении, применимом к физически локализованным наблюдателям, существам, могущим находиться в один момент времени лишь в одном месте, а не всюду сразу, придает физике некую «человечность». Это отнюдь не означает, будто физика субъективна, т. е. является результатом наших предпочтений и убеждений. Физика по-прежнему остается во власти внутренних связей, делающих нас частью того физического мира, который мы описываем. Наша физика предполагает, что наблюдатель находится внутри наблюдаемого им мира. Наш диалог с природой успешен лишь в том случае, если он ведется внутри природы [154].

 

В этой новой метрике Вселенной кривизна пространства-времени определяется существованием материи-энергии. При слабых гравитационных взаимодействиях уравнения Эйнштейна сводятся к уравнениям Ньютона. На этих основаниях в 1917 году Эйнштейн предложил свою статическую модель Вселенной, которая совпадает с космологией Ньютона в отрицании «стрелы времени»*, то есть в необратимой направленности течения времени от прошлого, через настоящее к будущему. Для Эйнштейна различия между прошлым, настоящим и будущим лежали за пределами физики. В одном из своих последних писем Эйнштейн писал: «Для нас, убежденных физиков, различие между прошлым, настоящим и будущим — не более чем иллюзия, хотя и весьма навязчивая»[155]. Вместе с тем уравнения теории относительности, лежащие в основе модели Эйнштейна, допускали расширение и сжатие Вселенной, представление о которых привело к возникновению понятия «возраст Вселенной», который можно было измерить по универсальной временной шкале, общей для всех наблюдателей[156].

Представление о возрасте Вселенной является центральным для стандартной модели Вселенной, связанной с именами А. Фридмана, Г. Ламетра, Г. Робертсона и А. Уокера. В основание стандартной модели положен принцип, который предполагает, что в крупных масштабах Вселенную можно считать однородной и изотропной**. Этот принцип распространяется на пространство как с нулевой, так и с ненулевой кривизной, которое доступно сегодня для астрономических наблюдений. Эта модель допускает несколько вариантов развития Вселенной, в зависимости от плотности материи-энергии.

При плотности, меньшей некоторой выведенного из теории порога величины, Вселенная открыта (отрицательная кривизна пространства); она бесконечна, и ее расширение продолжается неограниченно долго. При плотности, большей теоретического порога величины, Вселенная замкнута (положительная кривизна пространства); она конечна, и ее расширение сменяется сжатием. Если же плотность Вселенной равна критической плотности, то пространство евклидово (нулевая кривизна пространства), и ее расширение замедляется все сильнее и сильнее, хотя продолжается неограниченно долго. Стандартная модель допускает сжатие и расширение Вселенной. Возможное чередование стадий расширения и сжатия наглядно иллюстрирует обратимость во времени основных уравнений теории относительности. Вопрос о том, к какому из трех возможных типов эволюции относится наша Вселенная, все еще остается весьма спорным. Имеющиеся в настоящее время данные, по-видимому, указывают на то, что наша Вселенная весьма близка к евклидову пространству с нулевой кривизной.

Стандартная модель Вселенной опирается на два фундаментальных открытия прошлого столетия. В 1929 году американский астроном Эдвин Пауэлл Хаббл у становил зависимость между красным смещением галактик и расстоянием до них от Земли. Красное смещение для физиков стало свидетельством того, что Вселенная, к которой мы принадлежим, расширяется. А в 1964 году американские радиоастрономы Арно Аллан Пензиас и Роберт Вудроу Вильсон открыли космический фон излучения, так называемое реликтовое излучение, и измерили его температуру. Она оказалась равной именно 3 К.

Эти открытия привели к формированию теории Большого Взрыва*. По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла примерно 15 млрд. лет назад из некоторого начального сингулярного состояния («космологическая сингулярность») и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. Ранняя Вселенная представляла собой высокооднородную и изотропную среду с необычайно высокой плотностью энергии, температурой и давлением. В результате расширения и охлаждения во Вселенной произошли фазовые переходы, аналогичные конденсации жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам.

Большой Взрыв относится к категории событий. Под «событием» в науке понимается некое происшествие, которое невозможно предсказать. Более того невозможно предсказать саму вероятность его наступления. О нем можно говорить только после того как оно состоялось. Большой Взрыв как событие, знаменующее рождение нашей Вселенной, принадлежит к числу наиболее неожиданных результатов, полученных наукой. Физика, как наука о природе, занимается изучением только классов явлений. Но Большой Взрыв не принадлежит ни к одному из таких классов. И сверх того именно с него начинаются все классы природных явлений. Он является событием, особым случаем, не имеющим параллелей и аналогов в физике.

Если не рассматривать теологическую версию «Божьей десницы», то одной из наиболее обоснованных версий выступает стандартная модель Вселенной, занимающая центральное место в современной космологии. По общему мнению, она приводит к правильному описанию Вселенной, начиная со второй секунды после Большого взрыва. Что же касается первой секунды (точнее приблизительно до 10⁻³⁵ секунды), то, по словам ученых, «она остается предметом глубоких концептуальных изысканий»[157].

Существуют как экспериментальные, так чисто теоретические трудности описания самого события Большого Взрыва. Принципиально не существует инструмента для описания того, что было до 10⁻³⁵ секунды. Чтобы наблюдать частицы, существующие на столь ранней стадии развития Вселенной, необходим ускоритель диаметром в нашу Галактику! Как возможно существование космической сингулярности, в которой плотность, температура и кривизна обращаются в бесконечность? Почему кривизна пространства в нашей Вселенной, после прошествия 15 млрд. лет, стала близкой к нулю? Как показали измерения, реликтовое излучение однородно и изотропно. Что «окружало» космическую сингулярность? Что за пределами нашей расширяющейся Вселенной? и т.д. Ответом на эти вопросы являются непрекращающиеся попытки усовершенствования Стандартной модели. Одной из наиболее интересных, является попытка, в которой Большой Взрыв трактуется не как космологическая сингулярность, а как фазовый переход квантового вакуума* в материальную Вселенную.

Эта попытка базируется на нескольких интересных идеях. Одной из таких идей выступает мысль, высказанная в 1973 году американским физиком Аланом Харви Гутом, о рождении Вселенной как о «бесплатном обеде». В соответствии с идеей «бесплатного обеда», энергия встречается во Вселенной в двух формах: энергия, связанная с гравитацией (соответственно, с притяжением), и энергия, связанная с массой знаменитой формулы Эйнштейна Е = тс². Энергия, связанная с притяжением, отрицательна (чтобы тело покинуло гравитационное поле другого тела, необходимо затратить энергию), тогда как энергия, связанная с массой, положительна. Отсюда напрашивается вывод, что наша Вселенная, состоящая из массы и энергии, может обладать нулевой общей энергией, как сумма двух равных отличных от нуля величин с противоположными знаками (материальная Вселенная). Иначе говоря, переход Вселенной из небытия в бытие может не сопровождаться изменением энергии. По мнению другого ученого Эдварда Трайона, наша Вселенная могла спонтанно образоваться именно по такому сценарию — из ничего, в результате (спонтанной) флуктуации вакуума.

Другой идеей явилось представление о том, что преобразователем этих энергий могут выступать так называемые «черные дыры»**. Попросту говоря, черной дырой в науке называют область пространства, в котором плотность материи столь велика, что даже свет не может вырваться из нее наружу. Границы черной дыры определяются «горизонтом событий»; стоит световому лучу пересечь этот горизонт, как он оказывается в ловушке. В центре черной дыры находится особая точка метрики пространства-времени.

Чтобы понять при каких условиях черная дыра могла выступить преобразователем энергий ученые попытались установить космологическую эру, в которой могло произойти такое событие как Большой Взрыв. Принято считать, что наша Вселенная берет начало с эры Планка, в которой играют роль только три фундаментальные постоянные: с – скорость света в пустоте, h – постоянная Планка и G – гравитационная постоянная. Кроме того, предполагается, что все три постоянные имели те же значения, которые они имеют сегодня.

Из этих постоянных можно построить новые масштабы длины, времени, температуры и массы: планковская длина составляет величину порядка 10^-33 см, планковское время – величину порядка 10^-44 с, планковская температура – величину порядка 10³² К. Эта масштабы соответствуют маленькой горячей Вселенной близкой по времени к моменту Большого Взрыва. Планковская масса при таких размерностях длины, времени и температуре составила величину около 10^-3 г. Оказалось, что планковская масса определяет тот самый порог, выше которого частица обретает свойства черной дыры!

Как показали английский физик-теоретик Стивен Ульям Хокинг и его израильский коллега Яаков Давид Бекенштейн, черные дыры вовсе не так черны. Они обосновали возможность того, что черные дыры, погруженные в квантовый вакуум, вследствие флуктуаций* могут порождать в любой момент виртуальные пары частица-античастица, которые распадаются в следующий момент. Но черная дыра может поглотить одну из частиц, образующих виртуальную пару, прежде чем та исчезнет, и второй частице не остается ничего другого, как удалиться на бесконечность. Хокинг показал, что такой процесс приводит к потоку отрицательной энергии в черную дыру и потоку положительной энергии (или материи) из черной дыры. В результате из-за взаимодействия с квантовым вакуумом черная дыра распадается. Таким образом, черные дыры имеют двоякий аспект: они растут, поглощая все, что пересекает их горизонт, и распадаются из-за своего взаимодействия с квантовым вакуумом.

Черные дыры действуют как своеобразные термодинамические преобразователи: они поглощают все, что попадает в область их действия, будь то частицы, излучение, автомашины или космические корабли, и преобразуют в тепловое излучение. Процесса, обратного процессу Хокинга, не существует, это необратимый процесс: не существует способа, которым черные дыры поглощали бы тепловое излучение и испускали бы автомашины или космические корабли.

Еще одной идеей, развиваемой школой Ильи Пригожина, явилось предположение о том, что рождение нашей Вселенной можно трактовать не как особую точку в соответствии с представлениями Стандартной модели, а как неустойчивость, приводящую в рождению материн, которое сопровождается взрытом энтропии**. Основное допущение, которое ввел Пригожин, состоит в утверждении, что пространство-время с нулевой кривизной не обладает энтропией. Энтропия связана с материей — так можно было бы сформулировать основную асимметрию: преобразование пространства-времени в материю представляет собой диссипативный*** процесс, производящий энтропию, в то время как обратный процесс преобразования материи в пространство-время невозможен.

Предлагаемая Ильей Пригожиным модификация уравнений Эйнштейна, учитывающая рождение материи, выражает «неэквивалентность» материи и пространства-времени. В его варианте уравнения Эйнштейна устанавливают взаимосвязь не только между пространством-временем и материей, но и энтропией. Вводимый его школой космологический механизм приводит к необратимому «разделению фаз» между материей и гравитацией, В первоначальном вакууме они смешаны, в существующей ныне Вселенной наблюдается материя, переносчик гравитации, «плавающая» в пространстве-времени. Фундаментальная двойственность нашей Вселенной представляется сегодня результатом первичного всплеска энтропии.

Все эти идеи формируют представление о рождении Вселенной как о «фазовом переходе» от состояния «пустой» Вселенной (Вселенной квантового вакуума) к материальной Вселенной, без изменения энергии (идея «бесплатного обеда»). Этот переход обеспечивается за счет черных дыр, как преобразователей гравитационной энергии в энергию тепловую (энтропию). Само это преобразование является необратимым диссипативным процессом, который не позволяет тепловой энергии материи (энтропии) превращаться в гравитационную энергию квантового вакуума. Именно необратимость этого фазового перехода и рождает стрелу времени.

Современная физика рассматривает стрелу времени как одно из существенных свойств реальности. Физическая реальность, которую наука описывает сегодня, является временной. Она охватывает законы и события, достоверности и вероятности. Вторжение времени в физику отнюдь не свидетельствует об утрате объективности или умопостигаемости. Наоборот, оно открывает путь новым формам объективной познаваемости. С точки зрения временной физической реальности, предоставление наблюдателю центрального места является следствием парадокса времени. Мы имеем доступ к квантовому миру только через актуальные события, объекты нашего вероятностного описания с нарушенной симметрией во времени.

Квантовая механика показывает, что обратимый во времени мир, описываемый уравнением Шрёдингера, есть мир непознаваемый. Познание предполагает возможность воздействия мира на нас или наши приборы. Оно предполагает не только взаимодействие между познающим и познаваемым, но и то, что это взаимодействие создает различие между прошлым и будущим. Становление есть и неотъемлемый элемент реальности, и условие человеческого познания.

В заключении этого раздела следует привести размышления ученых о роли хаоса в становлении реальности. Предлагаемый вниманию фрагмент взят из заключительного раздела используемой книги Ильи Пригожин и Изабеллы Стенгерс Время, хаос, квант. К решению парадокса времени. Подчеркивая объединяющую в познании роль хаоса, они пишут:

 

Мы глубоко убеждены в том, что наш подход приводит к более согласованному и единообразному описанию природы. Между фундаментальными законами физики и всеми остальными уровнями описания, включающего в себя химию, биологию и гуманитарные науки, существовал разрыв. Устойчивые динамические системы, а также конечные квантовые системы, описываемые в терминах волновых функций, исторически стали исходными пунктами для построения великих теоретических схем физики. Эти схемы показали в увеличенном виде то, что теперь представляется нам весьма частными случаями, и экстраполировали их далеко за пределы области применимости каждого такого случая.

Подобная новая перспектива глубоко трансформирует взаимосвязь между науками. Теперь перед нами открывается возможность избежать парадокса, который во имя фундаментальных законов низводит время до иллюзии, относя человеческий опыт к некоторой субъективности, лежащей вне природы.

На предыдущих страницах мы встречали два совершенно различных проявления хаоса, динамический хаос на микроскопическом уровне и диссипативный хаос на макроскопическом уровне. Эти две разновидности хаоса не следует смешивать. Динамический хаос лежит у самого основания микроскопической физики, он включает в себя нарушение симметрии во времени и служит фундаментом макроскопических явлений, управляемых вторым началом термодинамики, в число которых входят приближение к равновесию, а также диссипативные структуры и диссипативный хаос. При исследовании макроскопических уравнений, описывающих диссипативные физические процессы или химические превращения, мы сталкиваемся с системами, микроскопическое описание которых относится уже к хаотическим системам. …

«Хаос» и «материя» — понятия, тесно взаимосвязанные, поскольку динамический хаос лежит в основе всех наук, занимающихся изучением той или иной активности вещества, начиная с физической химии. Кроме того, хаос и материя вступают во взаимосвязь еще и на космологическом уровне, так как самый процесс обретения материей физического бытия, согласно современным представлениям, связан с хаосом и неустойчивостью. … Эйнштейновская космология стала венцом достижений классического подхода к познаваемости, определяемой как идентификация. В стандартной модели материя задана: она эволюционирует только в соответствии с фазами расширения Вселенной. Но, как мы видели, неустойчивость возникает, стоит нам только учесть проблему рождения материи. Таким образом, особая точка Большого Взрыва заменяется рождением материи и кривизны пространства-времени. Эйнштейновское пространство-время, соответствующее искривленной Вселенной, при нашем подходе возникает как следствие необратимых процессов.

Стрела времени становится принципиально важным элементом, лежащим в основе самих определений материи и пространства-времени. Однако наша модель не соответствует рождению стрелы времени из «ничего». Космологическая стрела времени уже предполагается неустойчивостью квантового вакуума. Действительно, направление времени, различие между прошлым и будущим, никогда не было столь существенным, как в планковский период, соответствующий возникновению нашей Вселенной из квантового вакуума. Как заметил Уайтхед, «способность к сотворению, т. е. рождению, различия между прошлым и будущим через становление является непреложным фундаментальным фактом». …

Как это часто бывает, новые перспективы приводят к переоценке прошлого. Карл Рубино заметил, что Аристотель отверг вечный и неизменный мир, описываемый Платоном. В своей «Этике» Аристотель доказывал, что акты нашего выбора не определяются нашим характером. Наоборот, последовательность актов выбора делает нас теми, кто мы есть. Этика является не областью дедуктивного знания, а «практической мудростью», искусством делать надлежащий выбор относительно неопределенного будущего. Мы должны удержаться от платоновского искушения отождествить этику с поиском незыблемых достоверностей. Такой подход, как подчеркивает Рубино, был частью аристотелевской мудрости: при рассмотрении любого предмета не следует стремиться к большей точности, чем допускает природа предмета. На протяжении веков такая максима рассматривалась как отрицательное суждение, как призыв к отказу от чего-то. Теперь же мы в состоянии постичь и позитивный смысл этого суждения на примере описанной нами трансформации концепции хаоса. Покуда мы требовали, чтобы все динамические системы подчинялись одним и тем же законам, хаос был препятствием на пути к познанию. В замкнутом мире классической рациональности поиск знания мог легко приводить к интеллектуальному снобизму и высокомерию. В открытом мире, который мы сейчас учимся описывать, теоретическое знание и практическая мудрость нуждаются друг в друге [158].

 

Вводя параметр времени в фундаментальные законы природы, современная наука связывает необходимой связью опыт человека, саму его жизнь с основаниями мироздания. Именно пониманием этой неразрывной связи человека и оснований природы формулируется антропный принцип, согласно которому имеет место удивительная приспособленность Вселенной к существованию в ней человека.

Представление о том, что хаос лежит в основании порядка как на микро-, так и на макроуровне позволяет объяснить реальное физическое бытие материи, описать как из хаоса рождается материя и пространство-время, говорить о пространстве-времени как о следствии необратимых процессов рождения материи их хаоса.

Стрела времени (различие между прошлым и будущим) есть фундаментальный физический факт рождения Вселенной, который своим основанием имеет неустойчивость хаоса (квантового вакуума). Неустойчивость квантового вакуума (хаос) обуславливает необратимость процесса порождения порядка Вселенной (космос). Хаос (квантовый вакуум) как прошлое необратимо рождает космос (материальную Вселенную) как будущее. В этом смысле античные философы – прежде всего Платон и Аристотель – были правы, когда лишь прошлое и будущее полагали частями времени. Хаос, включенный наукой в миропорядок как его основание, на уровне существования человека является не только сущностным условием его существования (о чем настаивали экзистенциалисты), но и «полем» его существования, на котором актами моего индивидуального выбора драматически определяется судьба моего человеческого существования.