Философия

В полемике с Дюрингом Ф. Энгельс отстаивал диалектико-материалистическую концепцию природы. «Основные формы бытия, – писал Энгельс, – суть пространство и время; бытие вне времени есть такая же величайшая бессмыслица, как бытие вне пространства».[231]

В работе «Диалектика природы» Энгельс подробно рассмотрел проблему движения и разработал учение о формах движения, которое соответствовало уровню развития науки того времени. «Движение, – писал Энгельс, – рассматриваемое в самом общем смысле слова, т. е. понимаемое как способ существования материи, как внутренне присущий материи атрибут, обнимает собой все происходящие во вселенной изменения и процессы, начиная от простого перемещения и кончая мышлением».[232]

Простое перемещение в пространстве Энгельс считал самой общей формой движения материи, над которой, как в пирамиде, надстраиваются другие формы. Это физическая и химическая формы движения материи. Носителем физической формы, по Энгельсу, являются молекулы, а химической – атомы. Механическая, физическая и химическая формы движения составляют фундамент более высокой формы движения материи – биологической, носителем которой является живой белок. И, наконец, самой высокой формой движения материи является социальная форма. Ее носителем является человеческое общество.

«Диалектика природы» увидела свет только в конце 20-х – начале 30-х гг. нашего века и поэтому не смогла оказать влияние на науку в то время, когда она была создана. Но методологические принципы, которые были использованы Энгельсом при разработке классификации форм движения материи, сохраняют свое значение вплоть до настоящего времени. Во-первых, Энгельс приводит в соответствие формы движения и формы или типы структурной организации материи. С появлением нового типа структурной организации материи появляется и новый вид движения. Во-вторых, в классификацию форм движения заложен диалектически понимаемый принцип развития. Разные формы движения связаны между собою генетически, они не просто сосуществуют, но и возникают друг из друга. При этом высшие формы движения включают в себя низшие в качестве составных частей и условий, необходимых для появления новой, более высокой формы движения материи. И наконец, в-третьих, Энгельс решительно возражал против попыток сводить полностью качественно своеобразные более высокие формы движения к нижестоящим формам.

В XVII и XVIII вв. была сильна тенденция сводить все законы природы к законам механики. Эта тенденция получила название «механицизм». Но позже этим же словом стали обозначать попытки сведения биологических и социальных процессов, например, к законам термодинамики. С возникновением дарвинизма появились социологи, склонные объяснять явления общественной жизни односторонне истолковываемыми биологическими законами. Все это проявления механицизма.

Здесь мы сталкиваемся с противоречиями, свойственными процессу развития познания, когда особенности, присущие одним типам структурной организации материи, переносятся на другие типы. Однако следует иметь в виду, что в ходе исследования разных видов организации материи и разных форм движения выявляются некоторые общие, ранее неизвестные обстоятельства и закономерности, характерные для взаимодействия разных уровней организации материи. В результате возникают теории, охватывающие широкий круг объектов, относящихся к разным уровням организации материи.

Конец XIX – начало XX в. стал временем крутой ломки представлений о мире – временем, когда была преодолена механистическая картина мира, господствовавшая в естествознании в течение двух столетий.

Одним из важнейших событий в науке стало открытие английским физиком Дж. Томсоном (1856—1940) электрона – первой внутриатомной частицы. Томсон исследовал катодные лучи и установил, что они состоят из частиц, обладающих электрическим зарядом (отрицательным) и очень малой массой. Масса электрона, согласно расчетам, оказалась более чем в 1800 раз меньше, чем масса самого легкого атома, атома водорода. Открытие такой маленькой частицы означало, что «неделимый» атом не может рассматриваться в качестве последнего «кирпичика мироздания». Исследования физиков, с одной стороны, подтвердили реальность атомов, но с другой – показали, что реальный атом – это совсем не тот атом, который прежде считался неделимым химическим элементом, из множества которых состоят все известные человеку того времени вещи и тела природы.

На самом деле атомы не являются простыми и неделимыми, а состоят из каких-то частиц. Первой из них был открыт электрон. Первая модель атома, созданная Томсоном, получила шутливое название «пудинг с изюмом». Пудингу соответствовала большая, массивная, положительно заряженная часть атома, тогда как изюму – мелкие, отрицательно заряженные частицы – электроны, которые, согласно закону Кулона, удерживались на поверхности «пудинга» электрическими силами. И хотя эта модель вполне соответствовала существовавшим в то время представлениям физиков, она не стала долгожительницей.

Вскоре ее вытеснила модель, хотя и противоречившая привычным представлениям физиков, однако соответствовавшая новым экспериментальным данным. Это – планетарная модель Э. Резерфорда (1871—1937). Эксперименты, о которых идет речь, были поставлены в связи с другим принципиально важным открытием – открытием в конце XIX в. явления радиоактивности. Само это явление также свидетельствовало о сложной внутренней структуре атомов химических элементов. Резерфорд применил бомбардировку мишеней, сделанных из фольги разных металлов, потоком ионизированных атомов гелия. В результате выяснилось, что атом имеет размер 10 в -8 степени см, а тяжелая масса, несущая положительный заряд, всего лишь 10 в степени 12 см.

Итак, в 1911 г. Резерфорд открыл атомное ядро. В 1919 г. он подверг бомбардировке альфа-частицами азот и открыл новую внутриатомную частицу, ядро атома водорода, которую он назвал «протоном». Физика вступила в новый мир – мир атомных частиц, процессов, отношений. И сразу же обнаружилось, что законы этого мира существенно отличаются от законов привычного нам макромира. Для того чтобы построить модель атома водорода, пришлось создавать новую физическую теорию – квантовую механику. Отметим, что за короткий исторический срок физики обнаружили большое количество микрочастиц. К 1974 г. их стало чуть ли не вдвое больше, чем химических элементов в периодической системе Менделеева.

В поисках основ классификации такого большого количества микрочастиц физики обратились к гипотезе, согласно которой многообразие микрочастиц может быть объяснено, если предположить существование новых, субъядерных частиц, различные комбинации которых выступают как известные микрочастицы. Это была гипотеза о существовании кварков. Ее высказали почти одновременно и независимо друг от друга в 1963 г. физики-теоретики М. Гелл-Ман и Г. Цвейг.

Одна из необычных особенностей кварков должна состоять в том, что у них будет дробный (если сравнивать с электроном и протоном) электрический заряд: или -1/3 или +2/3. Положительный заряд протона и нулевой заряд нейтрона легко объяснимы кварковым составом этих частиц. Правда, следует заметить, что физикам не удалось ни в эксперименте, ни в наблюдениях (в частности, и в астрономических) обнаружить отдельные кварки. Пришлось разрабатывать теорию, объясняющую, почему сейчас существование кварков вне адронов невозможно.

Другим фундаментальным открытием XX в., оказавшим огромное влияние на всю картину мира, стало создание теории относительности. В 1905 г. молодой и никому не известный физик-теоретик Альберт Эйнштейн (1879—1955) опубликовал в специальном физическом журнале статью под неброским заголовком «К электродинамике движущихся тел». В этой статье была изложена так называемая частная теория относительности. По существу, это было новое представление о пространстве и времени, и соответственно ему была разработана новая механика. Старая, классическая физика вполне соответствовала практике, имевшей дело с макротелами, движущимися с не очень-то большими скоростями. И только исследования электромагнитных волн, полей и связанных с ними других видов материи заставили по-новому взглянуть на законы классической механики.

Опыты Майкельсона и теоретические работы Лоренца послужили базой для нового видения мира физических явлений. Это касается в первую очередь пространства и времени, фундаментальных понятий, определяющих построение всей картины мира. Эйнштейн показал, что введенные Ньютоном абстракции абсолютного пространства и абсолютного времени должны быть оставлены и заменены другими. Прежде всего отметим, что характеристики пространства и времени будут по-разному выступать в системах неподвижных и движущихся относительно друг друга.

Так, если измерить на Земле ракету и установить, что ее длина составляет, к примеру, 40 метров, а затем с Земли определить размер той же ракеты, но движущейся с большой скоростью относительно Земли, то окажется, что результат будет меньше 40 метров. А если измерить время, текущее на Земле и на ракете, то окажется, что показания часов будут разными. На движущейся с большой скоростью ракете время, по отношению к земному, будет протекать медленнее, и тем медленнее, чем выше скорость ракеты, чем больше она будет приближаться к скорости света. Отсюда следуют некоторые отношения, которые с нашей обычной практической точки зрения являются парадоксальными.

Таков так называемый парадокс близнецов. Представим себе братьев-близнецов, один из которых становится космонавтом и отправляется в длительное космическое путешествие, другой остается на Земле. Проходит время. Космический корабль возвращается. И между братьями происходит примерно такая беседа: «Здравствуй, – говорит остававшийся на Земле, – рад тебя видеть, но почему ты почти совсем не изменился, почему ты такой молодой, ведь с того момента, когда ты улетал, прошло тридцать лет». «Здравствуй, – отвечает космонавт, – и я рад тебя видеть, но почему ты так постарел, ведь я летал всего пять лет». Итак, по земным часам прошло тридцать лет, а по часам космонавтов только пять. Значит, время не течет одинаково во всей Вселенной, его изменения зависят от взаимодействия движущихся систем. Это один из главных выводов теории относительности.

Немецкий математик Г. Минковский, анализируя теорию относительности, пришел к выводу, что следует вообще отказаться от представления о пространстве и времени как отдельно друг от друга существующих характеристиках мира. На самом деле, утверждал Минковский, есть единая форма существования материальных объектов, внутри которой пространство и время не могут быть выделены, обособлены. Поэтому нужно понятие, которое выражает это единство. Но когда дело дошло до того, чтобы обозначить это понятие словом, то нового слова не нашлось, и тогда из старых слов образовали новое: «пространство-время».

Итак, надо привыкать к тому, что реальные физические процессы происходят в едином пространстве-времени. А само оно, это пространство-время, выступает как единое четырехмерное многообразие; три координаты, характеризующие пространство, и одна координата, характеризующая время, не могут быть отделены друг от друга. А в целом свойства пространства и времени определяются совокупными воздействиями одних событий на другие. Анализ теории относительности потребовал уточнения одного из важнейших философских и физических принципов – принципа причинности.

К тому же теория относительности встретилась с существенными трудностями при рассмотрении явления тяготения. Это явление не поддавалось объяснению. Потребовалась большая работа, чтобы преодолеть теоретические трудности. К 1916 г. А. Эйнштейн разработал «Общую теорию относительности!. Эта теория предусматривает более сложную структуру пространства-времени, которая оказывается зависимой от распределения и движения материальных масс. Общая теория относительности стала той основой, на которой в дальнейшем, стали строить модели нашей Вселенной. Но об этом позже.

В формировании общего взгляда на мир традиционно большую роль играла астрономия. Изменения, которые происходили в астрономии в XX в.. носили поистине революционный характер. Отметим некоторые из таких обстоятельств. Прежде всего, благодаря развитию атомной физики, астрономы узнали, почему светят звезды. Открытие и изучение мира элементарных частиц позволило астрономам построить теории, в которых раскрывается процесс эволюции звезд, галактик и всей Вселенной. Тысячелетиями существовавшие представления о неизменных звездах навсегда ушли в историю. Развивающаяся Вселенная – вот мир современной астрономии. Дело здесь не только в общефилософских принципах развития, но и в фундаментальных фактах, открывшихся человечеству в XX в., в создании новых общефизических теорий, прежде всего общей теории относительности, в новых приборах и новых возможностях наблюдений (радиоастрономия, внеземная астрономия) и, наконец, в том, что человечество осуществило первые шаги в космическое пространство.

На основе общей теории относительности стали разрабатываться модели нашей Вселенной. Первая такая модель была создана в 1917 г. самим Эйнштейном. Однако в дальнейшем было показано, что эта модель имеет недостатки и от нее отказались. Вскоре российский ученый А. А. Фридман (1888—1925) предложил модель расширяющейся Вселенной. Первоначально Эйнштейн отверг эту модель, так как посчитал, что в ней были ошибочные расчеты. Но в дальнейшем признал, что модель Фридмана в целом достаточно хорошо обоснована.

В 1929 г. американский астроном Э. Хаббл (1889—1953) открыл наличие так называемого красного смещения в спектрах галактик и сформулировал закон, позволяющий установить скорость движения галактик относительно Земли и расстояние до этих галактик. Так, оказалось, что спиральная туманность в созвездии Андромеды представляет собою галактику, по своим характеристикам близкую к той, в которой находится наша Солнечная система, и расстояние до нее относительно небольшое, всего лишь 2 млн. световых лет.

В 1960 г. был получен и проанализирован спектр радиогалактики, которая, как оказалось, удаляется от нас со скоростью 138 тысяч километров в секунду и находится на расстоянии 5 миллиардов световых лет. Изучение галактик привело к выводу о том, что мы живем в мире разбегающихся галактик, а какой-то шутник, вспомнив, по-видимому, модель Томсона, предложил аналогию с пирогом с изюмом, который находится в духовке и медленно расширяется, так что каждая изюмина-галактика удаляется от всех других. Впрочем, сегодня такая аналогия уже не может быть принята, так как компьютерный анализ результатов наблюдений галактик приводит к выводу о том, что в известной нам части Вселенной галактики образуют некоторую сетевую или ячеистую структуру. Причем распределение и плотности галактик в пространстве существенно отличаются от распределений и плотностей звезд внутри галактик. Так что, по-видимому, как галактики, так и их системы следует считать различными уровнями структурной организации материи.

Анализ внутренней взаимной связи между миром «элементарных» частиц и структурой Вселенной направил мысль исследователей и по такому пути: «А что было бы, если бы те или другие свойства элементарных частиц отличались от наблюдаемых?» Появилось множество моделей Вселенных, но, кажется, все они оказались одинаковыми в одном – в таких Вселенных нет условий для живого, похожего на тот мир живых, биологических существ, который мы наблюдаем на Земле и к которому сами принадлежим.

Возникла гипотеза «антропной» Вселенной. Это – наша Вселенная, последовательные этапы развития которой оказывались такими, что создавались предпосылки для возникновения живого. Таким образом, астрономия во второй половине XX в. призывает нас посмотреть на самих себя, как на продукт многомиллиарднолетнего развития нашей Вселенной. Наш мир – это лучший из миров, но не потому, что, согласно Библии. Бог создал его таким и увидел сам, что это хорошо, а потому, что в нем сформировались такие отношения внутри систем материальных тел, такие законы их взаимодействия и развития, что в отдельных частях этого мира могли сложиться условия для появления жизни, человека и разума. При этом целый ряд событий в истории Земли и Солнечной системы можно оценить как «счастливые случайности».

Американский астроном Карл Саган предложил наглядную модель развития Вселенной во времени, ориентированную на человека[233]. Все время существования Вселенной он предложил рассматривать как один обычный земной год. Тогда 1 секунда космического года окажется равной 500 годам, а весь год – 15 миллиардам земных годов. Все начинается с Большого взрыва, так астрономы называют момент, когда началась история нашей Вселенной.

Большой взрыв 1 января 0 ч 0 мин 0 с

Образование галактик 10 января

Образование Солнечной системы 9 сентября

Образование Земли 14 сентября

Возникновение жизни на Земле 25 сентября

Океанский планктон 18 декабря

Первые рыбы 19 декабря

Первые динозавры 24 декабря

Первые млекопитающие 26 декабря

Первые птицы 27 декабря

Первые приматы 29 декабря

Первые гоминиды 30 декабря

Первые люди 31 декабря примерно в 22 ч 30 мин

Итак, согласно модели Сагана, из целого года развития Вселенной на нашу человеческую историю приходится всего около полутора часов. Конечно, сразу же возникает вопрос о других «жизнях», о других местах во Вселенной, где могла бы быть жизнь, эта особая форма организации материи.

Наиболее полно проблема жизни во Вселенной поставлена и обсуждена в книге российского ученого И. С. Шкловского (1916—1985) «Вселенная. Жизнь. Разум», шестое издание которой было в 1987 г. Большинство исследователей, как естествоиспытателей, так и философов, считают, что и в нашей Галактике, и в других галактиках имеется множество оазисов жизни, что имеются многочисленные внеземные цивилизации. И, естественно, до наступления новой эпохи в астрономии, до начала космической эры на Земле многие считали обитаемыми ближайшие планеты Солнечной системы. Марс и Венеру. Однако ни аппараты, посланные к этим планетам, ни американские астронавты, высадившиеся на Луне, не обнаружили никаких признаков живого на этих небесных телах.

Так что налгу планету следует считать единственной обитаемой планетой Солнечной системы. Рассматривая ближайшие к нам звезды в радиусе около 16 световых лет, у которых, возможно, есть планетные системы, удовлетворяющие некоторым общим критериям возможности возникновения на них жизни, астрономы выделили всего лишь три звезды, вблизи которых могут быть такие планетные системы. В 1976 г. И. С. Шкловский выступил со статьей, явно сенсационной по своей направленности: «О возможной уникальности разумной жизни во Вселенной»[234]. С этой гипотезой не соглашаются большинство астрономов, физиков и философов. Но за последние годы не появилось каких-либо фактов, ее опровергающих, и в то же время не удалось обнаружить каких-либо следов внеземных цивилизаций. Разве что в газетах иногда появляются «свидетельства очевидцев», установивших прямой контакт с пришельцами из космоса. Но эти «свидетельства» не могут приниматься всерьез.

Философский принцип материального единства мира лежит в основе представлений о единстве физических законов, действующих в нашей Вселенной. Это побуждает искать такие фундаментальные связи, посредством которых можно было бы вывести наблюдаемое в опыте многообразие физических явлений и процессов. Вскоре после создания общей теории относительности Эйнштейн поставил перед собой задачу объединения электромагнитных явлений и гравитации на некоторой единой основе. Задача оказалась настолько трудной, что Эйнштейну не хватило для ее решения всей оставшейся жизни. Проблема осложнилась еще и тем, что в ходе исследования микромира выявились новые, прежде неизвестные взаимосвязи и взаимодействия.

Так что современному физику приходится решать задачу объединения четырех видов взаимодействий: сильного, за счет которого нуклоны стягиваются в атомное ядро; электромагнитного, отталкивающего одноименные заряды (или притягивающего разноименные); слабого, регистрируемого в процессах радиоактивности, и, наконец, гравитационного, определяющего собою взаимодействие тяготеющих масс. Силы этих взаимодействий существенно различны. Если принять за единицу сильное, то электромагнитное будет 10 в степени -2, слабое – 10 в степени -5. а гравитационное – 10 в степени -39.

Еще в 1919 г. один немецкий физик предложил Эйнштейну ввести пятое измерение для объединения гравитации и электромагнетизма. В этом случае оказывалось, что уравнения, которыми описывалось пятимерное пространство, совпадают с уравнениями Максвелла, описывающими электромагнитное поле. Но Эйнштейн не принял эту идею, полагая, что реальный физический мир является четырехмерным.

Однако трудности, с которыми сталкиваются физики, решая задачу объединения четырех типов взаимодействия, заставляют их возвращаться к идее пространства-времени более высоких измерений. И в 70-х и в 80-х гг. физики-теоретики обращались к вычислению такого пространства-времени. Было показано, что в первоначальный момент времени (определяемый невообразимо малой величиной – 10 в степени -43 с с начала Большого взрыва) пятое измерение локализовалось в области пространства, которое невозможно себе наглядно представить, так как радиус этой области определяют в 10 в степени -33 см.

В настоящее время в институте высших исследований в Принстоне (США), где в последние годы своей жизни жил Эйнштейн, работает молодой профессор Эдвард Уиттен, создавший теорию, преодолевающую серьезные теоретические трудности, с которыми до сих пор сталкивались квантовая теория и общая теория относительности. Сделать это ему удалось за счет присоединения к известному и наблюдаемому четырехмерному пространству-времени еще… шести измерений.

Таким образом получилось что-то похожее на обычный, но только совсем необычный, десятимерный мир, свойства которого определяют собою весь известный нам мир элементарных частиц и гравитацию, а следовательно, и макромир обычных для нас вещей, и мегамир звезд и галактик. Дело за «малым»: надо найти способ, выражающий переход от 10-мерного к 4-мерному миру. И поскольку пока эта задача не решена, многие физики рассматривают теорию Уиттена как игру воображения, математически безупречную, но не соответствующую реальному миру. Хорошо сознавая всю сложность и необычность теории, получившей название теории струн, Уит-тен говорит, что теория струн – это часть физики XXI в., которая случайно попала в XX. По-видимому, именно физика XXI в. вынесет свой приговор теории струн, так же как физика XX вынесла его теории относительности и квантовой теории.

Наука в XX в. продвинулась так далеко, что многие теории современных ученых, подтвержденные практикой, показались бы просто фантазиями ученым XIX в. и представляются фантастическими большинству людей, которые не связаны с наукой. Это относится и к общефизическим теориям, описывающим пространство, время, причинность в разных сферах материального мира, на разных ступенях структурной организации материи и на разных этапах эволюции Вселенной.

Итак, мы видим, что в процессе развития научного познания существенно изменяются, расширяются и усложняются представления о материи и ее атрибутах: пространстве, времени и движении. На каждом уровне структурной организации материи выявляются свои особенности в движении и взаимодействии объектов, свои специфические формы пространственной организации и хода временных процессов. Поэтому в последнее время все чаще стали обращать внимание на эти особенности и говорить о как бы разных «временах» и разных «пространствах»: пространство-время в физических процессах, пространство и время в биологических процессах, пространство и время в социальных процессах. Но принимать понятия «биологическое время», «социальное время» надо с оговорками. Ведь время – это форма бытия материи, выражающая длительность существования и последовательность смены состояний в любых материальных системах, а пространство – это форма бытия материи, характеризующая протяженность, структурность, топологию любых материальных систем. И в этом смысле пространство, время и движение есть столь же общие и абстрактные понятия, как и материя, что, конечно, не исключает специфических условий взаимоотношений в материальных системах различных видов. Как более высокие формы организации надстраиваются в процессе развития над более простыми, не исключая эти последние, но включая их в себя, так и соответствующие им формы движения, усложняясь, порождают новые виды взаимоотношений в этих более сложных материальных системах. Выстраивая иерархию систем, мы выделяем прежде всего микромир, макромир и мегамир.

А на нашей Земле, кроме того, и мир живых существ, являющихся носителем новой, биологической формы движения материи, и мир человека – общество, с его особенностями и своими специфическими закономерностями.