Время в природе и науке

Геннадий Петрович Аксенов

Время в природе и науке

* * *

© Аксенов Г.П., 2024

© «Гаудеамус», оригинал-макет, 2024

© Издательская группа «Альма Матер», серийное оформление, 2024

Предисловие

Проблема времени заинтересовала меня еще в 1979 году как одна из вечных и предельных тем естествознания и философии. В некоторых популярных статьях авторы с почтением ссылались на труды академика В. И. Вернадского по этому вопросу. Обратившись к ним, я сразу понял, что непременным условием для решения сакраментального вопроса «Что такое время?» служит другое времяподобное понятие – вечность, но не в религиозном или в абстрактном философском смысле как единство прошлого, настоящего и будущего, а в более простом естественно-научном смысле, т. е. нескончаемое число лет. С биологической и геологической точек зрения вечно то, что не имеет начала, течет бесконечно. Вернадский утверждал, что из всех природных явлений единственно непрерывно только течение жизни, все остальные вещи бренны, возникают и разрушаются. Следовательно, жизнь не случайна, более того – необходима во Вселенной. Значит, время течет как смена поколений организмов.

Для меня такое простое решение оказалось неожиданным и в некотором смысле обрушилось на меня как откровение. Произошла гигантская перестройка в мозгу, все знания, школьные, институтские и приобретенные в зрелые годы, вдруг начали укладываться совершенно непривычно, но удивительно логично. Вся привычная картина мира перестала быть противоречивой, многие ее нерешенные загадки оказались если не разгаданными, то обретшими более четкую перспективу.

Ключевой мыслью, буквально сильнейшей вспышкой света стала для меня фраза из статьи Вернадского «Начало и вечность жизни». В статье он если не опроверг, то поставил под сомнение широко распространенный в науке (в том числе и в моих воззрениях) абиогенез, т. е. привычную для всех идею происхождения жизни из косной материи в каком-то неопределенном далеком прошлом. Фраза звучит так:

«Абиогенез, по этим представлениям, был в начале эволюционного процесса, был, может быть, процессом длительным, неповторяемым в условиях существования Земли, как недостижимо и неповторяемо для нас искусственное обратное превращение позвоночных в их отдаленных предков. Абиогенез, по этим представлениям, есть одна из стадий эволюционного процесса, связанная с теми неповторяемыми и невосстанавливаемыми земными условиями, какие не повторяются и не восстанавливаются для любого эволюционного изменения организма. Мы прежде всего не можем восстановить необходимое и неизбежное для этого – время»[1].

Здесь я остановился и понял принципиальную новизну такой постановки проблемы. Точно помню, когда и где это произошло: в научном читальном зале нашей государственной библиотеки в конце февраля 1981 года.

Вот оно что! Любой, даже самый примитивный организм не мог образоваться из ничего или из материи сам собой, потому что он не мог встроиться в уже шедшее до него время. Оно уже длилось и текло до него. И если кто-то в лаборатории, а таких экспериментаторов в истории науки и сегодня не счесть, вдруг воспроизведет живую клетку или ее самую значимую часть, которая вдруг начнет самосборку, он не сможет пустить созданные химические структуры в ход, заставить их жить. Все такие попытки в прежней науке, а их много и подробно разобрал Вернадский, оказались тщетны не из-за недостаточной изощренности ученого или слабой оснащенности лаборатории. Нет, просто они всегда будут тщетны. Нельзя обойти закон природы. Значит, время суть закономерное и неотменяемое природное явление. Его нельзя запускать заново, оно может течь, только будучи рожденным от такого же живого и текущего.

Это была такая простота, которую невыносимо трудно осознать из-за привычек мышления. Испытанная мною сильнейшая перестройка в воззрениях объясняется тем, что до того я был уверен, что живые организмы «произошли», «появились» когда-то в каком-то случайном порядке. Происхождение жизни – настолько привычный тезис, что за века культивирования стал уже как бы врожденной установкой сознания, впитываемой в самом нежном возрасте. Отчасти из-за очевидного и неоспоримого факта, что тебя самого тоже ведь не было, а потом появился.

Причем данные о биологическом характере времени еще можно было принять, что и было мною сразу воспринято. Тем более такие парадоксы звучали иногда, особенно в поэтической речи. «Не время проходит, мы проходим» – такие фразы у поэтов и философов стали уже трюизмом. Но вот сопряженный с первым второй тезис – о всегдашности жизни – воспринимался с бóльшим трудом. Если первый я осознал с радостью и как бы ожидаемо и сразу начал его пропагандировать в своих историко-научных эссе, то к глубокой революционной новизне второго я привыкал не менее двадцати лет.

Первым научным и литературным опытом на этом пути стала моя статья в академическом журнале[2]. Затем последовали и другие тексты[3].

Но самое интересное, что более отчетливо выяснилась не только текущая современная ситуация, но прямо-таки актуальными оказались прежние разработки по данному вопросу в истории философии и науки. Рассмотренные с точки зрения концепции «время – это жизнь», все исследования, касавшиеся вопроса о времени и пространстве, выстроились в определенную обратную перспективу до самых первых шагов науки – в Античности. Стало ясно, кто был предшественником концепции Вернадского, кто внес в нее наибольший вклад или натолкнул на нужное понимание каких-то деталей, а кто вносил в проблему путаницу. Тем самым получалась долгая историко-научная дорога, которую я и описал в хронологическом порядке как семинар, продолжавшийся две с половиной тысячи лет[4].

Работать над темой я не переставал. Понятие времени имеет одно удивительное свойство. Оно относится буквально ко всем научным дисциплинам, начиная от самых абстрактных и кончая общими представлениями о научной картине мира в целом. Как раз такой широкий спектр и объясняет, что оно, время, присуще жизни, которая тоже обладает таким широчайшим статусом вплоть до художественного ее отображения, например, в слове или в музыке. И с каждым новым дополнением картины само понятие увеличивается в объеме. Так происходило и у меня. Приходится быть универсалом, но главный смысл от этого только укрепляется.

Вот почему я решил, что необходимо дополнить книгу вышедшими в разное время статьями, в основном в журнале «Вопросы философии». Наше современное понимание времени настолько далеко от его решения Вернадским, что считается вопросом философским. Именно в таком смысле время понималось историками науки, которые статьи ученого упорно относили к философии. Так назывался, например, сборник множества работ по проблемам времени и пространства, приуроченный к 125-летию ученого[5]. Мне однажды пришлось даже специально выступать с опровержением такой квалификации трудов на эту тему[6]. Дело в том, что в советское время Вернадского постоянно обвиняли именно в философских грехах, несмотря на его настойчивое указание относиться к его трудам как к научным.

Но и сегодня никакой научный журнал не примет статью с общенаучным представлением о времени, потому что все они специализированы, поэтому проще печатать такие статьи как относящиеся к философии науки или к ее методологии.

Я остаюсь в своем убеждении, что к проблеме можно относиться и с философской точки зрения, и с научной. В данной книге есть и тот и другой ракурсы, недаром в ней собраны идеи множества ученых и мыслителей, начиная с Античности. Но одно отличие философского языка от научного кардинально все решает. Наука начинается с измерения, когда необходимо в основание положить не рассуждения, а научные данные, которые, может, и не относятся к данной проблеме, а делаются в положительной науке совсем с другими целями. Зато они, как правило, точны. Так и получилось в данной книге. В ней есть глава 21 из «Причины времени», в которой речь идет о единице времени, которая найдена в биофизике, но не считается именно единицей времени. И глава эта является пиком научного подхода к данной тематике в целом.

В заключительных статьях исследуется и дополнительно разъясняется главная научная тема биологического характера времени и пространства. Здесь присутствуют некоторые неизбежные повторы с предыдущими текстами, которые я старался избегать. Но я надеюсь, что для читателей разных специальностей они послужат соответсующими направлению находками.

Время в природе и науке

Введение

Объяснение применяемых понятий

Что такое время? Никакого более отчетливого ответа на такой вопрос, кроме как: «Время – это то, что измеряется часами», – сейчас в нашем знании нет, не существует. По общему мнению современных ученых, время, как и пространство, есть неопределяемые в науке понятия[7]. Но если время есть просто чисто умственный продукт, миф, как, например, ангелы или ад, тогда почему оно применяется не только в обыденной жизни, но и в науке? Если оно относится к чисто философским понятиям, к умственным идеальным конструкциям, прикладываемым к действительности, аналогичной таким категориям, как «возможность» или «качество», то почему оно измеряется? Может быть, время есть нечто похожее на обычные человеческие ощущения, такие, например, как кислое, сладкое, соленое? С таких «проб», правда, началась химия, остатки чего мы видим в языке: кислород, мягкая вода. Не есть ли оно предмет обыденного знания, аналогичное понятиям «небо» или «горизонт», давно устаревшим и исчезнувшим из научного обихода?

Но все-таки символы в любой научной формуле, означающие время и пространство – t и l, не есть отпечаток ни религиозных чувств, ни философское понятие, ни субъективный опыт наших чувств, но что-то относящееся к объективной природе. Время течет как-то одинаково для всех, абсолютно строго, причем все уточняется приборами для потребностей научной, государственной и общественной жизни.

Несмотря на почти полную неопределенность, чуть не поминутно мы думаем, вспоминаем о времени, то и дело обсуждаем сроки, периоды, вехи времени; мы спешим, чтобы успеть, мы медлим и делаем еще тысячи вещей, связанных со временем. В частотном словаре русского языка среди значимых знаменательных слов время стоит на третьем месте, а если сложить его еще с одним, почти столь же употребимым – год, то они выйдут на первую позицию, оттеснив то слово, которое мы употребляем, как оказалось, всего чаще – «я».

Несмотря на такую частоту употребления слова «время», ясности в понимании нет. Подавляющая доля книг и статей о нем написана очень тяжелым языком, с трудно выговариваемыми словами. Ни в одной другой области философии и науки нет такого нагромождения собственной, авторской, необщепринятой терминологии, как здесь. Собственно говоря, путаница и взаимное непонимание возникают оттого, что самой науки о природе времени и пространства нет. Есть наука об измерении времени и пространства, и тут все проще. Технические подробности заменяют понятийную сторону. Но никаких «темпологий», «хрономий» или еще чего-нибудь в таком духе нет, не сложилось. Область эта еще должна выделиться из философии. Сугубая сложность и путаница есть показатель того, что наука пока не рождена. Она все еще тащит за собой плаценту абстрактных понятий, силится стать на ноги. А это произойдет тогда, когда философские категории будут заменены более четкими и однозначными научными терминами.

Во всех общедоступных словарях ставится вопрос о сути, сущности времени, как будто все хотят прямо сейчас сказать, что оно такое. Но наука не изучает сущностей, как философия, а только явления. И потому ответы крайне неясны и сводятся к тому, что время – это что-то вроде абстракции, указывающей на всеобщее течение всего. Или оно есть не что иное, как иллюзия.

Вот что сказано в Британской энциклопедии: «Одна из граней человеческого сознания есть представление о времени. Люди чувствуют прохождение времени в их личном опыте, физически и вместе с тем психически и наблюдают его в окружающей среде как социальной, так и природной (одушевленной и неодушевленной). Время, как свидетельствует опыт, есть однонаправленное движение, темп (pace) которого достаточно медленный для того, чтобы его различить. (Актуально текут только материальные флюиды, но, как и вообще в физическом опыте, время может быть описано только на языке физических феноменов.) Люди чувствуют и думают в ходе времени. Они также действуют в нем, овладевая им либо в достаточной, либо в недостаточной степени». Далее говорится, что время кажется текущим как вокруг, так и в нас самих. И вообще автор статьи (A.J.T.) склоняется к мнению А. Уайтхеда, что время есть феномен метафизический и его течение может быть схвачено только иррационально, поэтому лучше считать его иллюзией. И далее авторы переходят к истории представления о времени в философии в настоящую эпоху и к измерению различных времен: астрономического, геологического и т. п.[8]

Французский «Большой Ларусс» определяет время более отвлеченно: «Фундаментальное понятие, представляемое как бесконечная среда с определенной последовательностью событий: история располагается во времени и пространстве». Далее следуют еще 11 значений слова «время»: период, эпоха, характеристика, состояние чего-либо, а затем описание различных времен: астрономического, геологического, биологического, экономического, после чего авторы статьи переходят к способам измерений времени.

В нашей Большой российской энциклопедии время определяется более просто: «ВРЕ́МЯ, одна из координат в современной четырехмерной геометрии мира… В более широком смысле В. рассматривается как некий континуум, внутри которого существует бесконечная Вселенная». И далее тоже идет речь о конкретных временах (атомное, геологическое и т. п.) и способах его измерения.

Итак, везде мы видим попытку сразу взять быка за рога и дать какое-нибудь вразумительное определение по модели «Что есть время?». Наиболее реалистично поступили английские авторы, связав время с ощущением его; мне лично такая попытка кажется практичной, во всяком случае, менее претенциозной. Зато все сразу переходят к способам измерения, что значительно легче и осязаемее.

За более подробными разъяснениями приходится обращаться к философским словарям. Так, в одном из последних время называется фундаментальным понятием человеческого мышления, и далее следует пугающее множество других определений, исходящих из конкретных материальных процессов.

Одно из них ставит в тупик. Если время есть атрибут, т. е. свойство предмета, почему оно – всеобщее свойство. Свойство можно определить только через сравнение относительно других свойств. Надо понять, что отличается оно качественно и количественно от них. Но если свойство всеобщее, принадлежит всему на свете без исключения, то как и с чем его можно сравнивать? Чем отделить от другого атрибута? Может ли быть атрибут универсальным, относящимся ко всему без исключения?

Если время – всеобщее свойство, значит, оно все определяет, им можно все описать? Напрашивается, например, простой вопрос: это время всему придает длительность, благодаря ему все длится? Нет, словарь утверждает совсем другое: не оно формирует свойства вещей, напротив, оно само определяется различными процессами в материальном мире, т. е. время как бы вторично, производно, но тогда это заявление противоречит понятию «всеобщая форма». Получается, что времени общего и единого для всего вообще как такового не существует, оно бытует только в некоей особенной форме: времен столько, сколько существует самих материальных процессов. Тут возникает почтенная платоновская философская проблема: существует ли стол как таковой или только конкретный стол, сделанный из определенного материала и в своей особенной конкретной форме. Этот тупиковый спор существует только потому, что он неправомерно перенесен из философской области, где изучают сущности, субстанции, общие идеи, в научную, где изучают явления, измеримые вещи, не вдаваясь в стоящие за ними сущности.

Выходит, данное определение, как и многие другие, только все запутывает, и все потому, что тщится выяснить сущность времени.

Вероятно, нам следует смириться и не пытаться понять и определить время как таковое, выяснить его кардинальную природу на манер философских словарей или пытаться определить его сущность с помощью запутаннейших, каждый раз придумываемых заново в каждой данной науке или в философии терминов. Надо ограничить свою задачу, потому что только ограничение усиливает. Может быть, следует отказаться от претензии познать сущность времени и пространства, ухватить их суть, оставить в стороне субстанции, первоосновы и вместо всего самого главного уточнить второстепенное: почему идет время? Вместо познания сущности мы тем самым обратимся к обычным явлениям природы[9].

В последнее время намечается такой подход в некоторых исследованиях. Немалую известность приобрели книги американского теоретика Дж. Т. Фрейзера, основателя Международного общества по изучению времени. Имея в виду эволюцию мира от простого к сложному состоянию, Фрейзер насчитывает шесть «уровней темпоральности», т. е. степеней временности для различных физических, биологических, социальных реальностей. Они развиваются и переходят один в другой[10].

Определение времени и пространства как явлений природы оказывается, впрочем, более ответственным, чем определение их как сущностей. Оно отрывает данные понятия от философских, потому что переводит в разряд природных феноменов, которые служат объектами науки. Явление природы, следовательно, не может быть всеобщим свойством (атрибутом) материи или некой формой всего. Любое явление, если оно именно явление, т. е. то, что измеряется или описывается научным языком, не бывает всеобщим, не бывает повсеместным и вездесущим. Таких нет. Не повсеместно ньютоновское тяготение, не повсеместно электричество как явление природы, не повсеместны лес, вулканы, любые естественные тела или процессы природы. И если время и пространство измеряются, как же им не быть вполне конкретными, ощутимыми и осязаемыми нашими органами чувств или их продолжением – приборами? С ним можно работать, что мы и непрерывно делаем, измеряем часами или чем-нибудь еще, прикладываем разные линейки к поверхностям, т. е. определяем величины в пространстве и используем их для различных надобностей. Отличие объекта науки от предмета общих и неконкретных рассуждений в том, что его необязательно понимать, уяснять его суть, как уже говорилось. Его нужно принимать, использовать и применять таким, как оно есть, – непонятным. Если мы дадим себе труд подумать, все предметы науки этим и отличаются. Мы с ними работаем, и в их использовании заключена их суть, а не в том, чтобы понимать, что они такое. Наше достоинство и наш вместе с тем недостаток состоит в том, что мы сначала действуем, а потом соображаем. Но такова данность.

Итак, условимся для начала считать время явлением природы и, следовательно, не универсальным, а вполне локальным явлением, как и все прочие. Вот, к примеру, такое явление, как электричество. Если спросить любого физика, ни один не объяснит до конца, что оно такое. Зато оно замечательно описано, выяснены все законы, по которым оно существует. Благодаря этому описанию с ним работают. Хотя лучше сравнить время с каким-нибудь более сложным явлением, определяемым более абстрактным словом, к примеру, с наследственностью. Эволюция взглядов на это понятие покажет нам более отчетливо нашу проблему со временем и пространством. Судьбы их схожи, поскольку мы можем теперь сказать, к чему слово «наследственность» относится.

В конце прошлого века и в начале нашего слово «наследственность» было не менее отвлеченным, чем слово «время», и не менее запутанным. Оно считалось всеобщим, главным свойством организма вообще. Но с открытием материального носителя все встало на свои места. Оказалось, что наследственность есть свойство не всего организма целиком, у него есть точная локализация, источник; оно диктуется вполне конкретным материальным комплексом, в котором закодирована информация о вполне конкретных свойствах организма. У наследственности есть причина в виде генетического материала, четко локализованного в структуре клеток. Состав генома конкретно отвечает за воспроизведение в следующем потомстве каждого из свойств организма. С его открытием образовались новые науки, хотя наследственность сохранилась и как общее понятие, относящееся ко всем организмам без исключения.

Примерно подобную же эволюцию претерпевает, на мой взгляд, и понятие времени (соответственно, и понятие пространства). Надо считать их явлениями, вызываемыми вполне конкретными и осязаемыми причинами. Оно детерминировано другими природными факторами, при появлении которых обнаруживается и время. Иначе говоря, следует предположить для начала, что время не имеет характера всеобщности, как трактуют философские словари. Оно появляется и может быть измерено лишь при определенных условиях, следовательно, при других условиях не появляется, его там просто нет. Ведь есть области, где электричество или наследственность имеют значение, а в других – нет. Так же и время, и пространство. У них есть не мистическая «всеобщность», но локализованная и не расплывчатая, а вполне конкретная причина.

О ее поисках и находках и пойдет далее речь. Но есть ли основания так ставить проблему: находить и описывать время и пространство через их причину или как-то иначе? Через его природу?

Здесь надо обратиться к конкретным свойствам времени. Какие из них мы знаем?

Прежде всего, всем очевидно, что оно длится. Есть несомненное течение, ход, бег времени. Еще его образно называют рекой времени. Длительность есть настолько ясное и заметное свойство времени, что чаще всего оно и отождествляется с этим понятием. Неосознанно подразумевается, что длительность и время – это одно и то же, хотя по здравому рассуждению длительность нельзя свести ко времени, и наоборот. Время более многоаспектное явление, чем длительность, а последняя есть нечто бесструктурное, беспрерывное, спонтанное, не имеющее ни начала, ни конца. Мы всегда находимся в его середине, на стремнине реки времени, откуда теряется из виду и начало продолжительности, и ее конец. Все можно себе представить, только не мир без длительности.

Далее становится ясно, что длительность каким-то образом связана с делением времени на мерные единицы, на чем основаны все его измерения. Членение времени на мерные единицы знакомо каждому, поскольку существуют часы, делящие наши дни на мерные одинаковые куски. Биение пульса, удары сердца, равномерное падение капель, качание маятника, чередование одинаковых по размеру дней – все это примеры и образы явлений, с помощью которых можно делить длительность, прерывать постепенность. Обыденность этих явлений состоит в их циклической завершенности, повторяемости, когда части чего-то единого выстраиваются и шествуют в определенном порядке. Они существуют благодаря возвращению процесса каждый раз в исходную точку.

Мы, правда, не очень миримся с некоторым произволом в подстановке частиц или временных единиц на место друг друга. Если все способы измерения времени равноценны и являют собой человеческие изобретения, то не имеет значения, чем мы его будем измерять, лишь бы было удобно. Главное, по-видимому, состоит в обеспечении одинаковости, равномерности двух соседних отрезков времени. Если в одном отрезке, названном секундой, заключено столько-то колебаний атомов цезия в кристаллической решетке, то и в другом должно быть ровно столько же. Но при этом всегда тревожит вопрос, на который нам затруднительно ответить: есть ли такое деление времени в действительности или оно возникает только как человеческое искусство? Чем время само по себе делится, без человека? И делится ли? Ведь нельзя же отождествить время со способом его измерения, часы не являются генератором времени на манер электрической турбины, производящей электричество. Что такое природные часы? Обороты Земли вокруг Солнца или вокруг оси? Но стоит вылететь за пределы планеты, как оба этих фактора исчезают, но время на космическом корабле, шедшем, допустим, к Луне, не останавливалось. Поэтому сравнение двух соседних отрезков времени есть глубокая проблема всей науки измерения времени. Но нам важно сейчас только уяснить, что такие отрезки существуют, и все.

Не вызывают особенных вопросов такие свойства времени, как однонаправленность и необратимость. Совершенно ясно, что время течет в одном направлении, никогда не возвращаясь обратно. Оно асимметрично, движется от чего-то, что мы условно называем прошлым, через что-то, условно называемое нами настоящим, к тому, что мы именуем будущим. Можно выразить процесс и наоборот: оно, будущее, приближается, становится настоящим и уходит в прошлое. Важно, следовательно, что длительность имеет направление. Прошлое, как бы уже отяжелевшее, уже кристаллизованное время; настоящее подвижно и на выходе кристаллизуется, постепенно замирая или замерзая, как звуки трубы игравшего на морозе барона Мюнхгаузена. Будущее, еще не бывшее, несостоявшееся, выплывает из небытия и становится настоящим.