Автор: Чернакова М.С., кандидат физико математических наук
Как известно, в философии существует два противоположных взгляда на природу
времени: субстанциональная и реляционная концепции времени. Источники этих
концепций восходят к античной философии.
В физике родоначальником субстанциональной концепции времени (и пространства) в физике был И. Ньютон.
Реляционная концепция физического пространства и времени была выдвинута Г.В.
Лейбницем. В данной работе рассматриваются две наиболее известные
современные субстанциональные концепции физического времени – концепция
Н.А. Козырева и концепция А.П. Левича.
Субстанциональная концепция времени предполагает существование в природе некой тонкой субстанции, свойства которой отличны от вех известных свойств обычной материи. К последним относятся такие характеристики частиц и полей, как масса, электрический заряд, спин, заряды слабых и сильных взаимодействий и др. Не имея таких характеристик, тонкая субстанция, соответственно, не участвует в четырех известных физических взаимодействиях (электромагнитных, гравитационных, слабых и сильных). Именно поэтому тонкая субстанция не регистрируется традиционными научными технологиями. Тем не менее эта субстанция материальна и взаимодействует с обычной материей, но иным, неизвестным пока способом. Заряды, ответственные за этот иной тип взаимодействий, пока неизвестны. Но ими обладает как тонкая субстанция, так и обычная материя (иначе бы они не смогли взаимодействовать между собой). Другими словами, материальность и способность к взаимодействиям для тонкой субстанции имеют иной бытийный статус, нежели для «весомой» материи. Тонкая субстанция присутствует во всех материальных телах.
Взаимодействие материальных тел с тонкой субстанцией ответственно за все
изменения, в них происходящие, то есть за течение времени. Таким образом, если
бы тонкой субстанции не существовало, то никакие изменения не были бы
возможны, времени бы не было. При этом скорость происходящих в телах
изменений определяется параметрами находящейся в них тонкой субстанцией,
например, ее количеством или скоростью движения.
Концепция времени Н.А. Козырева
Астроном Н.А. Козырев первым ввел представление о времени как о потоке тонкой субстанции – так называемом «потоке времени». Если у Ньютона время было «пассивным» – оно не обладало физическими свойствами и не оказывало силового воздействия на материальные тела (последние, в свою очередь, также не влияли на время), то Козырев наделяет временную субстанцию активностью. У ньютоновского времени было лишь пассивное свойство – длительность. Поток времени у Н.А. Козырева, помимо этого свойства, обладает и активными (физическими) свойствами, он оказывает силовое физическое воздействие на обычную материю, а также сам подвергается воздействию со стороны материи.
Свойства потока времени можно условно разделить на два класса:
- Противоречивые с точки зрения нашей макрореальности свойства: в отличие от
обычной материи, поток времени переносит энергию, но не переносит импульс;
«не распространяется, а появляется» (то есть распространяется с бесконечно
большой скоростью). - «Обычные» свойства (то есть аналогичные свойствам обычной материи): время
Козырева имеет плотность (энергии), направленность и скорость хода (течения).
Временной поток может экранироваться, поглощаться, отражаться обычным
веществом. Физические процессы, на которые влияет и через которые
обнаруживает себя поток времени – это необратимые процессы. Главными
свидетельствами существования потока времени во Вселенной Н.А. Козырев считал следующие расхождения между теоретическими предсказаниями и
астрономическими наблюдениями, касающимися следующих необратимых
процессов:
‒ Слишком сильная и долгая светимость звезд, для которой, согласно расчетам Н.А. Козырева, недостаточно лишь термоядерных источников энергии. Следовательно, должен существовать дополнительный источник энергии звезд. Этим недостающим источником энергии и является, по мнению Н.А. Козырева, поток времени.
‒ Противоречие между вторым началом термодинамики, говорящим о неизбежном росте энтропии со временем и потому предсказывающем «тепловую смерть» Вселенной, и отсутствием каких-либо следов деградации и равновесия в
наблюдаемой Вселенной. То, что во Вселенной не наблюдается признаков тепловой смерти, говорит о ее открытости процессам, препятствующим росту энтропии.
Такими процессами, как считает Козырев, является течение времени. В своих
работах Н.А. Козырев пишет: «Отдельные небесные тела и их системы так
изолированы друг от друга, что для них тепловая смерть должна заметно
приблизиться прежде, чем произойдет вмешательство сторонней системы. Поэтому деградированные состояния систем должны бы преобладать, а вместе с тем они почти не встречаются. И задача состоит не только в том, чтобы объяснить
неравновесность Вселенной в целом, она имеет значительно более конкретный
смысл – понять, почему отдельные системы и сами небесные тела продолжают
жить, несмотря на короткие сроки релаксации» [2]. Подобные взгляды
высказывались и другими известными физиками: «Очевидно, в самых основных
свойствах материи, пространства, времени должны заключаться возможности
борьбы со смертью противоположными процессами, которые могут быть
названы процессами жизни. Благодаря этим процессам поддерживается вечная
жизнь Вселенной» [1]. «Ежедневный опыт убеждает нас в том, что свойства
природы не имеют ничего общего со свойствами равновесной системы, а
астрономические данные показывают, что то же самое относится и ко всей
доступной нашему наблюдению колоссальной области вселенной» [3].
Кроме двух указанных явлений, Козырев описал множество других, менее
масштабных необратимых физических явлений, в которых, по его мнению,
обнаруживается действие временного потока [2]. Такие необратимые процессы, как деформация тел, удары воздушной струи о препятствия, работа песочных часов, поглощение света, трение, горение, изменение температуры тел, изменение агрегатного состояния вещества, растворение или перемешивание веществ, увядание растений, несветовое излучение астрономических объектов, излучая или поглощая временной поток, поворачивают коромысло или диск крутильных весов.
При неупругих процессах в твердых телах временной поток меняет вес последних, а у упругих тел меняет величину упругости. Под действием потока времени меняется вес вращающегося волчка при включении его в дополнительный процесс, например, вибрацию, нагрев или охлаждение, пропускание электрического тока.
Многие особенности формы и климата планет (в том числе Земли) объясняются
влиянием диссипативных процессов (а через них – временного потока) на планеты как на гигантские гироскопы. На поток, сопутствующий неравновесным процессам, реагируют параметры и немеханических датчиков: величина сопротивления резисторов, уровень ртути в термометрах, частота колебаний кварцевых пьезоэлементов, электрический потенциал термопары, вязкость воды, работа выхода электронов в фотоэлементах, скорости химических реакций. Таким
образом, поток времени способен изменять многие свойства тел – вес, плотность,
объем, форму, ориентацию в пространстве, теплопроводность, модуль упругости,
электрическое сопротивление, выход электронов в фотоэффекте и др. Тем не менее все описанные Козыревым эффекты воздействия потока времени лежат либо на грани точности эксперимента, либо могут быть полностью объяснены
традиционными для физики причинами [2] – электростатическим или магнитным
слабым влиянием; электромагнитным, в частности, тепловым излучением;
механическими резонансными или нелинейными явлениями; конвективным
теплообменом; радиометрическим действием, обусловленным тем, что молекулы
газа отражаются с большей скоростью от более теплой стороны деталей
измерительных приборов.
Концепция времени А.П. Левича
Биофизик А.П. Левич во многом развил и переработал концепцию Н.А. Козырева. В самом общем виде взгляды А.П. Левича на сущность времени можно выразить так:
«Время есть чистое изменение. Изменение же есть движение в самом широком
смысле» [5]. Левич А.П. постулирует, что изменчивость мира (а значит, время)
порождается протекающей через него «временной» субстанцией. Это протекание
отождествляется с течением времени. То есть источником времени (то есть
изменений) в материальных телах является поток субстанции, протекающий через
все объекты в мире. Если время отождествляется с потоком субстанции, то
пространство – с совокупностью элементов субстанции. Таким образом,
пространство в концепции А.П. Левича также субстанционально. Субстанция у
Левича не обладает никакими традиционными характеристиками «весомой»
материи, то есть не имеет зарядов и, следовательно, не участвует в традиционных
взаимодействиях. Как указано выше, понятие субстанции можно отождествить с
понятием пространства в его субстанциональном понимании. В понятийном
аппарате естествознания наиболее близкими к субстанции понятиями оказываются поле или физический вакуум. Поток субстанции у Левича является ответственным не только за течение времени в материальных телах, он также порождает все известные материальные частицы, их заряды и, следовательно, взаимодействия:
— материальные частицы (заряды) представляют собой сингулярности (то есть
источники и стоки) потоков субстанции.
Таким образом, свойства обычных частиц оказываются динамическими
характеристиками субстанциональных структур. Сущность любого движения
(любой изменчивости) системы состоит в протекании через нее субстанции. Каким же образом происходит протекание субстанции через материю? Оно происходит путем замены одних элементов субстанции на другие: одни элементы субстанции входят в систему, а другие элементы выходят из нее. Такая замена и есть время.
При этом движение субстанции происходит не путем «раздвигания» элементов
субстанции, а путем «проникновения» элементов в объект и замены уже
имеющихся в объекте элементов. То есть одни «точки» пространства «входят» в
материальную систему, а другие «выходят» из нее. Таким образом, любое
изменение, движение – это всегда движение пространственное. Отметим, что,
поскольку субстанция не участвует в обычных взаимодействиях, то, «проникая
сквозь» объекты, при движении не вызывает обычных для движения в среде
эффектов трения или сопротивления. Отсюда следует, что таких эффектов, как
«эфирный ветер» и «эфирное трение» не существует, и субстанция не является
эфиром XIX века. Интервал времени системы определяется количеством замен в
системе элементов субстанции. Измерить эту изменчивость можно, подсчитывая
количество замещенных элементов. Таким образом, естественным образом
вводится абсолютная единица времени, а также часы – природный объект, замена
элементов которого принята за эталон равномерной изменчивости. Как и в
концепции А.Н. Козырева, у А.П. Левича Вселенная предполагается открытой по
отношению к потокам субстанции. Это снимает оппозицию второго начала
термодинамики (в силу его применимости лишь к замкнутым системам)
существованию процессов развития, является альтернативой будущей «тепловой
смерти» Вселенной.
Сравнительный анализ концепций
Таким образом, характерной чертой современных субстанциональных концепций
времени является то, что время порождается не просто присутствием особой
тонкой субстанции в материальных телах – субстанция течет через них. Как Н.А.
Козырев, так и А.П. Левич приписывают времени антиэнтропийные свойства и
полагают Вселенную системой, открытой по отношению к потоку времени. Но
делают они это по-разному. Согласно Левичу, замкнутых систем нет, ибо любая
система, в которой происходит хоть какое-то движение, изменение, является
открытой уже в силу того, что в ней течет время. У Козырева же, напротив, не время делает систему открытой – в модели Козырева предполагается, что изначально существуют как замкнутые, так и открытые системы. Но время Козырева по-разному проявляет себя в замкнутых и в открытых системах: лишь в последних оно проявляет свои активные свойства, в том числе служит дополнительным источником энергии системы.
Таким образом, у Левича антиэнтропийная составляющая присутствует при любых
изменениях системы, у Козырева – только в необратимых, неравновесных
процессах. В отличие от Козырева, Левич не приписывает временной субстанции
конкретные свойства, не говорит о возможности ее фиксирования какими-либо
экспериментами, наблюдениями. Единственное, в чем она проявляется – это в
процессах, препятствующих росту энтропии (то есть в незамкнутости, открытости
всей Вселенной и ее частей). Козыревский же поток времени вызывает множество
различных физических эффектов в материальных телах. У Козырева временная
субстанция никак не связана с пространством. У Левича время представляет собой процесс замены элементов пространственной субстанции, то есть, по сути, время есть поток пространственной субстанции. У Левича субстанция порождает не только время в материальных объектах, но и сами материальные объекты. У
Козырева же природа времени и остальной материи предполагается независимой.
Если у Левича временная субстанция не участвует ни в каких из четырех известных взаимодействий, то время у Козырева, обладая энергией, должно участвовать в гравитационных взаимодействиях. При этом в обеих концепциях предполагается, что время взаимодействует с материей посредством какого-то нового типа взаимодействий.
Таким образом, обе концепции сходны в своем предположении нового типа
взаимодействий, присущего обычной материи, в рассмотрении временной
субстанции как движущейся, в приписывании времени антиэнтропийных свойств.
Однако у Козырева свойства времени более разнообразны, их влияние на
физические тела более заметно. Зато антиэнтропийные свойства времени у Левича более универсальны, так как проявляются во всех без исключения процессах.
Если Козырев ведет речь только о времени, то у Левича более фундаментальный подход: и время, и вся материя в его теории порождается динамикой тонкой
пространственной субстанции. Какая из этих двух концепций времени ближе к
истине, могут показать лишь будущие теоретические и экспериментальные
исследования в этом направлении. Учет же выявленных в работе общих и различных черт концепций может послужить основой для дальнейшего развития
субстанциональных взглядов на сущность времени.
Автор: ЧЕРНАКОВА М.С.
Список литературы:
- Арушанов М.Л., Коротаев С.М. От реляционного времени к субстанциональному. –
Ташкент. 1995. - Козырев Н.А. Избранные труды. – Л., 1991.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. – М., 1976.
- Левич А.П. Научное постижение времени // Вопросы философии. – 1993. – № 4. –
С. 117-126. - Левич А.П. Субстанциональное время естественных систем // Вопросы
философии. – 1996. – № 1. – С. 57-69