Новые свойства времени
Другие рефераты
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СООБРАЖЕНИЯ
Время является важнейшим и самым загадочным свойством Природы.
Представление о времени подавляет наше воображение. Недаром умозрительные
попытки философов античности, схоластов средневековья и современных ученых,
владеющих знанием наук и опытом их истории, понять сущность времени
оказались безрезультатными. Вероятно, это происходит потому, что время
сближает нас с глубочайшими и совершенно неизвестными свойствами Мира,
которые едва ли может предвидеть самый смелый полет человеческой мысли.
Мимо этих свойств Мира проходит триумфальное шествие современной науки и
технического прогресса. Действительно, точные науки отрицают существование
у времени каких-либо других свойств, кроме простейшего свойства
"длительности" промежутков времени, измерение которых осуществляется
часами. Это свойство времени подобно пространственному интервалу. Теория
относительности Эйнштейна углубила эту аналогию, считая промежутки времени
и пространства компонентами четырехмерного интервала Мира Минковского.
Только псевдоэвклидовый характер геометрии Мира Минковского отличает
промежутки времени от промежутков пространства. В такой концепции время
скалярно и совершенно пассивно. Оно лишь дополняет пространственную арену,
на которой разыгрываются события Мира. Благодаря скалярности времени в
уравнениях теоретической механики будущее не отличается от прошедшего, а
следовательно, не отличаются и причины от следствий. В результате
классическая механика приходит к Миру, строго детерминированному, но
лишенному причинности. Вместе с тем причинность является важнейшим
свойством реального Мира.
Представление о причинности является основой естествознания.
Естествоиспытатель убежден, что вопрос "почему?" - законный, что на него
может быть найден ответ. Содержание же точных наук значительно более
бедное. В точных науках законным является только вопрос "как?" - каким
образом происходит данная цепь явлений. Поэтому точные науки являются
науками описательными. Описание делается в четырехмерном мире, что означает
возможность предсказания явлений. В этой возможности предсказания и
заключается могущество точных наук. Обаяние этого могущества так велико,
что часто заставляет. Забывать принципиальную неполноценность их базиса.
Вероятно, поэтому философская концепция Маха, выведенная строго логически
из основ точных наук, привлекла к себе большое внимание, несмотря на ее
несоответствие нашим знаниям о Мире и повседневному опыту.
Возникает естественное желание ввести в точные науки принципы
естествознания. Иными словами, сделать попытку ввести в теоретическую
механику принцип причинности и направления времени. Такая механика может
быть названа "причинной" или "несимметричной" механикой. В такой механике
должен быть осуществим опыт, показывающий, где находится причина и где
следствие. Может показаться, что в статистической механике есть
направленность времени и что она удовлетворяет нашим желаниям.
Действительно, статистическая механика перебрасывает некоторый мост между
естествознанием и теоретической механикой. В статистическом ансамбле
несимметричность во времени может возникнуть из-за маловероятных начальных
условий, вызванных вмешательством сторонней системы, действие которой
является причиной. Если в дальнейшем система будет изолированной, то в
соответствии со вторым началом термодинамики ее энтропия будет возрастать и
направленность времени может быть связана с этим направлением изменения
энтропии. В результате система придет к наиболее вероятному состоянию, она
окажется в равновесии, но тогда флюктуации энтропии разных знаков будут
встречаться одинаково часто.
Поэтому и в статистической механике изолированной системы при
наивероятнейшем состоянии не будет направленности времени. Совершенно
естественно, что в статистической механике, основанной на обычной механике
точки, направленность времени не появляется как свойство самого времени, а
возникает лишь как свойство состояния системы. Если направленность времени
и другие его возможные свойства являются объективными, они должны входить в
систему элементарной механики единичных процессов. Статистическое же
обобщение такой механики может привести к выводу о недостижимости
равновесных состояний. В самом деле, направленность времени означает
непрестанно существующий у времени ход, который, воздействуя на
материальную систему, может помешать ей перейти в равновесное состояние.
При таком рассмотрении события должны происходить не только во времени, как
на некоторой арене, но и с помощью времени. Время становится активным
участником Мироздания, устраняющим возможность тепловой смерти. Тогда можно
будет понять гармонию жизни и смерти, которую мы ощущаем как сущность
нашего Мира. Уже из-за одних этих перспектив следует' внимательно обдумать
вопрос о том, каким образом в механику элементарных процессов можно ввести
понятие о направленности времени или о его ходе.
Будем представлять себе механику в простейшем виде как классическую
механику точки или системы материальных точек. Желая перенести в механику
принцип причинности естествознания, мы сразу сталкиваемся с той трудностью,
что идея причинности совершенно не сформулирована в естествознании. В
постоянных поисках причины натуралист руководствуется скорее своей
интуицией, чем определенными рецептами. Можно утверждать только, что
причинность самым тесным образом связана со свойствами времени, в частности
с различием будущего и прошедшего. Поэтому будем руководствоваться
следующими постулатами:
I. Время обладает особым свойством, создающим различие причин от
следствий, которое может быть названо направленностью или ходом. Этим
свойством определяется отличие прошедшего от будущего.
На необходимость этого постулата указывают трудности, связанные с
развитием идеи Лейбница об определении направленности времени через
причинные связи. Причинность говорит нам о существовании направленности у
времени и о некоторых свойствах этой направленности, вместе с тем она не
является сущностью этого явления, а только его результатом.
Постараемся теперь, пользуясь простейшим свойством причинности, дать
количественное выражение постулату I. Исходя из тех обстоятельств, что: 1)
причина всегда находится вне того тела, в котором осуществляется следствие,
и 2) следствие наступает после причины, можно сформулировать еще две
следующие аксиомы:
II. Причины и следствия всегда разделяются пространством. Поэтому
между ними существует сколь угодно малое, но не равное нулю,
пространственное различие.
III. Причины и следствия различаются временем. Поэтому между их
проявлением существует сколь угодно малое, но не равное нулю, временное
различие определенного знака.
Аксиома II является основой классической механики Ньютона. В силу же
полной обратимости времени аксиома III отсутствует в механике Ньютона. В
атомной механике имеет место как раз обратное. Принцип непроницаемости
материи в "ей утратил свое значение, к в силу возможности суперпозиции
полей принимается. Но в атомной механике есть необратимость во времени,
которой не было в механике Ньютона. Воздействие на систему
макроскопического тела - прибора вводит различие между будущим и прошедшим,
ибо будущее оказывается предсказуемым, а прошлое нет. Таким образом,
классическая механика и атомная механика входят в нашу аксиоматику как две
крайние схемы.
В длинной цепи причинно-следственных превращений мы рассматриваем
только то элементарное звено, где причина порождает следствие. Согласно
обычным физическим воззрениям это звено является пространственно-временной
точкой, не подлежащей дальнейшему анализу. В силу же наших аксиом
причинности это элементарное причинно-следственное звено должно иметь
структуру, обусловленную невозможностью пространственно-временного
наложения причин и следствий.
Действительно, по определению звено имеет размерность скорости и дает
величину скорости перехода причины в следствие. Этот переход осуществляется
через "пустую" точку, где нет материальных тел и есть только пространство и
время.
Следовательно, величина звено может быть связана только со свойствами
времени и пространства, а не со свойствами тел. Поэтому оно должна быть
универсальной постоянной и может характеризовать ход времени нашего Мира.
Превращение причины в следствие требует преодоления "пустой" точки
пространства. Эта точка является бездной, переход через которую может
осуществляться только с помощью хода времени. Отсюда прямо следует активное
участие времени в процессах материальных систем.
В наших рассуждениях время имеет определенный смысл. Его можно
фиксировать обычным условием: будущее минус прошедшее является
положительной величиной. Пространство изотропно и в нем нет
преимущественного направления. Логически мы должны иметь возможность
вообразить Мир с противоположным ходом времени, т. е. другого знака.
Возникает трудность, которая на первый взгляд кажется непреодолимой и
разрушающей все сделанное до сих пор построение. Однако именно благодаря
этой трудности становится возможным однозначное заключение: звено является
не скалярной величиной, а псевдо
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
