Энциклопедия эпистемологии и философии науки - пространство
Пространство
Исходный пункт истории понятия П. задает космологическая проблематика, объединяющая метафизические интенции и эмпирические наблюдения. Мифологическое П. задается оппозициями «хаоса» и «космоса», а также сакрального и профанного. В античном атомизме пустое и безграничное П. выступает как предпосылка движения тел. В платоновском «Тимее» оно занимает место посредника между бытием и становлением. Аристотеля интересуют, прежде всего, «места» как поверхности предметов. Его понятие П., утратившее силу лишь в 14 в., лежало в основе представления о естественных местах элементов мира и утверждения о его конечности.
Натурфилософия Возрождения понимает П. как носителя материи. Вплоть до кембриджских платоников самые разные традиции связывают П. с бесконечностью и вездесущностью Бога: многие свойства Бога и П. совпадают. Декарт отождествляет П., протяженность и материю. Ньютон, называя П. «чувствилищем Бога», освобождал его от материальных свойств. Как и время, оно независимо от событий. Лейбниц в противовес ньютоновскому субстанциализму выдвигает аргументы в пользу относительности П.; ему не может быть приписано никакое иное существование, кроме отношения между местами предметов. По Канту, П. является не предметом или отношением между предметами, но лишь априорной формой чувственности, предпосылкой познания внешнего мира.
Декарт придал геометрии статус теории П. Эта связь П. и геометрии, концетрируясь первоначально вокруг вопроса о метрической структуре П. (расстоянии между пунктами П.) и статуса геометрии между математической и физической теориями П., определила дискуссии в науке 19 в. Открытие неевклидовой геометрии показывает, что понятие П. вытекает из выбора между различными геометриями, а метрическая структура мира — незасимо от опыта. Лишь к началу 20 в. отсюда возникло различие между математическими П. чистой геометрии и физическим П. прикладной геометрии.
В естествознании проводится различие между несколькими смыслами термина «абсолютное П.». Во-первых, «абсолютное» противостоит «реляционному» как онтологически независимое; во-вторых, «абсолютное» отличается от «относительного» как независимое от системы отсчета; в-третьих, «абсолютное» не совпадает с «динамическим» как то, что не подвержено влиянию материальных процессов. Спор между субстанциалистской и реляционной интерпретациями (в первом смысле «абсолютного»), т.е. спор между Ньютоном и Лейбницем по поводу конкретного онтологического статуса П., до сих пор не пришел к окончательному исходу. Является ли пространство-время самостоятельной сущностью или сводимо к отношениям между событиями? Во второй половине 20 в. и теория относительности, и квантовая механика попеременно выдвигают аргументы в пользу то одной, то другой позиции: П. остается для теоретической физики неразрешимой фундаментальной проблемой, дающей почву для философских дискуссий.
Относительно независимо от физики ведутся философско-эпистемологические и социально-гуманитарные исследования П. восприятия, переживания, деятельности и коммуникации. Несциентистский образ П. строит феноменология, анализируя пространственный опыт сознания в различных ситуациях повседневности.
В гуманитарном знании пространственно-временные параметры обычно указывают не столько на специфическую предметную область, сколько на способы исследования, связанные с отдельными науками. Так возникают понятия «антропогенных ландшафтов», «биополей», «социодинамики культуры», «виртуального П.», «нелинейного времени». Они, как правило, обозначают собой методологические сдвиги на границе двух и более научных дисциплин, а применительно к социально-гуманитарному знанию еще и понятийное заимствование из естественных и точных наук. Таковы «экологическая теория восприятия» психолога Дж. Гибсона, «семантическое П.» в психосемантике (В.Ф. Петренко), концепция «подсознательного чувства размерности» психосоциолога Э. Холла, «социальная топология» социолога П. Бурдье, «теория центральных мест» географа В. Кристаллера, экологическое и структурное П. социального антрополога Э. Эванс-Причарда, метод «grid-group analysis» его ученицы М. Дуглас, образы города и всадника литературоведа Х.Л. Борхеса, «этнические поля» этнолога Л. Гумилёва, «хронотоп» историка А.Я. Гуревича.
Уже эволюционные эпистемологи привлекли внимание к специфической макроразмерности человеческого мира — меццокосмоса (в отличие от мегаи микромира). Человек живет в мире «средних размеров»: относительно небольших пространств, скоростей, длин электромагнитных волн и т.п. Но человек реально живет вообще не в геометрическом П., не в астрономическом времени, не в механическом движении, не в электромагнитных взаимодействиях. Органическая среда человеческого обитания не исчерпывается научной картиной мира, использующей специализированные языки, но нуждается в описании с помощью естественного, обыденного языка, связанного с повседневным опытом. Культурология, историческая география, психология, социология, лингвистика обнаруживают историко-культурную и социальную нагруженность понятия П., которое возникало и долго существовало как форма дои вненаучного знания, как категория культуры, связанная с другими культурными универсалиями. «Понятия жизни и смерти, добра и зла, благостного и греховного, священного и мирского объединялись с понятиями верха и низа, с определенными сторонами света и частями мирового пространства, обладали топографическими координатами»; «Путешествие в Средние века было, прежде всего, паломничеством к святым местам, стремлением удалиться от грешных мест в святые. Нравственное совершенствование принимало форму топографического перемещения» (Гуревич А.Я. Категории средневековой культуры. М., 1984. С. 89, 86).
Теории П. в гуманитарных науках касаются фундаментальных измерений человеческого мира и выражают их в специфических нестрогих параметрах, — таких как «верх» и «низ», «центр» и «окраина», «поверхность» и «глубина», «удаленность» и «близость», «опережение» и «отставание», — которые фиксируются уже на уровне обыденного сознания. Они служат экспликации того, в каких именно координатах и векторах описывается динамика и статика человеческого существования, конструируется его онтология.
И.Т. Касавин
П. является одной из важнейших категорий философии и играет фундаментальную роль в научных теориях и концепциях. Первые глубокие идеи о сущности П. появились в атомистическом учении Левкиппа и Демокрита (4 в. до н.э.): Вселенная рассматривалась как бесконечное множество разнообразных неделимых частичек Бытия (атомов), двигающихся и взаимодействующих друг с другом в бесконечном не-Бытии, или Ничто, которое как раз и является пустым П. Так человеческая мысль впервые поднялась до осознания существования Ничто, которое обладает одинаковой реальностью с Бытием. Атомы и пустое П. представляют собой две фундаментальные субстанции мира. Эта концепция была подвергнута острой критике элеатами, поскольку вступила в противоречие с их доктриной Единого Бытия, в которой не было места пустому П., времени и движению. Зенон посвятил одну апорию непосредственно пустому П.: если все существующее существует в П., и само П. тоже существует, то где (или в чем) существует это П. ?
Если элеаты пытались продемонстрировать логическую парадоксальность концепции пустого П., то Аристотель стремился обосновать свой тезис «Природа боится пустоты» на базе физических и метафизических аргументов. Он развил динамику заполненного материей космоса, состоящего из земного и небесного уровней. Небесный уровень образован из конечной системы совершенных эфирных или кристаллических сфер, которые двигаются равномерно (это их естественное движение) и несут планеты и звезды вокруг неподвижной Земли. На земном уровне (от Земли и до лунной сферы) реализуется иная динамика: все объекты обладают естественными местами, в которых они находятся в покое. Будучи вне своих естественных мест, объекты стремятся в них вернуться в ходе естественных прямолинейных движений. Что же касается разнообразных движений под действием внешних сил, то их скорость пропорциональна приложенной силе и обратно пропорциональна плотности среды. Движение продолжается до тех пор, пока осуществляется воздействие силы. Эта механика находилась в противоречии с субстанциальной концепцией П.: в пустоте оказывалось невозможным объяснить движение брошенного тела, там нет естественных мест; различные по величине и весу объекты должны двигаться через пустоту с одинаковой (или даже бесконечной) скоростью и т.д. Соответственно, Аристотель развил реляционную концепцию: П. как «место» (топос), как мировая совокупность всех мест, как их структура, как система их отношений (сосуществования).
Реляционная концепция П. и времени Аристотеля, в совокупности с его фундаментальными физическими и метафизическими принципами, послужили основой геоцентрической космологической системы Птолемея (2 в. н.э.), которая доминировала на протяжении почти полутора тысячелетий. Лишь в эпоху Возрождения начинается последовательная ревизия догматизированных положений Аристотеля: Коперник развил гелиоцентрическую космологию, Тихо Браге доказывал, что кристаллических сфер в небесном мире не существует, Кеплер вывел законы неравномерных и эллиптических планетных движений. Ученые приступили к созданию математизированной механики этого нового мира. Галилей обосновал фундаментальный принцип относительности и закон инерции равномерных круговых движений. Декарт развил закон инерции для равномерного прямолинейного движения и новую концепцию П. как протяженности материи. В дуалистической онтологии Декарта речь шла о двух независимых субстанциях — о Материи и Разуме, — каждая из которых обладает одним универсальным атрибутом: протяженность у Материи и мысль у Разума. Причем Разум включал в себя разнообразные духовные и нематериальные сущности, напр. Бога. Материальный мир оказался чересчур пустым, ибо в нем не было Бога, но вместе с тем он был чересчур полным, ибо в нем не было пустоты: непротяженных и нематериальных сущностей (т.е. Бога и пустоты) в бесконечно протяженном мире Декарта нет.
Такой «обезбоженный» мир не всем пришелся по вкусу. Напр., английские теологи и философы (эмпирики, платоники и др.) выступили против дуализма души и тела, развив учение о протяженности как атрибуте не только материальных, но и нематериальных объектов (Т. Гоббс, Г. Моур и др.). Стало возможным говорить о бесконечном протяжении Бога, что послужило основой концепции абсолютного П. как «чувствилища Бога». Эта концепция оказалась плодотворной для Ньютона, которому в развитие классической механики было необходимо ввести абсолютное П. как универсальную инерциальную систему отсчета. Другой ипостасью абсолютного П. была бесконечная пустота в рамках атомистической (корпускулярной) картины мира ньютоновской механики. В результате вновь возродилась субстанциальная концепция П., которая в классической механике оказалась органично связанной с наиболее фундаментальными законами природы. Конкурирующая реляционная концепция П. была развита Лейбницем в приложение к феноменальному миру, но не к миру монад.
В связи с учением о П. следует отметить конфронтацию между эмпирицизмом и рационализмом по вопросу о природе геометрических аксиом: являются ли они индуктивными обобщениями опыта или априорными принципами, являются ли они синтетическими апостериорными или аналитическими априорными утверждениями? Оригинальное решение этого вопроса нашел Кант в учении о новом типе синтетического априорного знания, основным примером которого как раз и является геометрия. Аксиомы и теоремы евклидовой геометрии являются априорными и не требуют обоснования с помощью опыта, но при этом они несут определенную информацию о структуре мира, т.е. являются синтетическими. Наш разум может обнаружить в самом себе аксиомы евклидовой геометрии, ибо она является геометрией П., которое выступает априорной формой нашей чувственной интуиции, которую мы используем для организации хаотической субстанции наших чувственных восприятий. П. (и время) является формой субъективной (структура феноменального, но не ноуменального мира), хотя и абсолютной в своей универсальности.
Абсолютность евклидовой геометрии оказалась освященной авторитетом ньютоновской физики и кантовской философии. Тем не менее уже в начале 19 в. были разработаны системы неевклидовой геометрии (Лобачевский, Бойяи, Гаусс), что послужило началом плодотворного преодоления догматов абсолютности и априоризма в учении о П. Первоначально неевклидова геометрия рассматривалась лишь как «воображаемая», не имеющая отношения к П. реального мира. Развитие науки опровергло такое представление. Первый прорыв в этом направлении связан с развитием специальной теории относительности (СТО) Эйнштейна. Было выяснено, что трехмерное П. и одномерное время являются относительными и взаимосвязанными (через преобразования Лоренца, которые пришли на смену преобразованиям Галилея) многообразиями, представляющими лишь компоненты единого четырехмерного пространства-времени Минковского, которое имеет абсолютный статус. Пространственно-временная структура мира оказалась крайне необычной в области очень быстрых процессов, протекающих со скоростями, сравнимыми со скоростью света. Что же касается самого света, то его поведение вошло в принципиальное противоречие с классической физикой: свет в пустоте всегда распространяется с определенной конечной скоростью, не зависящей от состояния движения излучающего тела. Это предположение Эйнштейн обобщил до ранга основного принципа (наряду с принципом относительности) своей новой теории: принципа постоянства скорости света. В мире СТО было вскрыто много необычных свойств П. и времени: при релятивистских скоростях сокращаются длины тел, замедляется время, становится относительной одновременность событий и т.д. Все эти новые свойства П. и времени легко выводились из преобразований Лоренца, которые работали при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой. Это, в свою очередь, выявило целый ряд новых проблем; напр., чтобы использовать инерциальную систему отсчета, необходимо исключить какие-либо физические воздействия на нее, что весьма проблематично для универсальных гравитационных взаимодействий. Возникал вопрос: нельзя ли развить более общую теорию относительности, распространив ее действие на неинерциальные системы отсчета?
Уже в 1907 Эйнштейн осознал простой факт, который стал ключом к решению проблемы: в свободном падении мы не чувствуем свой собственный вес. В основе этого явления лежит равенство инертной и тяжелой масс, которые, соответственно, фигурируют во втором законе механики Ньютона и в классическом законе тяготения. Это равенство подтверждено экспериментально с невероятной точностью, но в классической физике оно было лишено какого-либо теоретического объяснения. Эйнштейн сумел использовать равенство инертной и тяжелой масс, обобщив его до уровня принципа эквивалентности, который сыграл важную эвристическую роль в развитии общей теории относительности (ОТО): физически невозможно отличить действие однородного гравитационного поля и поля, порожденного равноускоренным движением (речь идет о неинерциальной системе отсчета). Эйнштейну удалось дать физическую интерпретацию принципу эквивалентности в рамках мысленного эксперимента с лифтом и обобщить теоретическую структуру СТО на пути перехода к более сложному и емкому (по компонентам) искривленному четырехмерному пространству-времени Римана, что и привело его к созданию ОТО.
В этой теории получили существенное развитие представления о П. и времени; в частности, был сделан вывод о воздействии гравитации на распространение света. Интересно, что ситуация с изгибанием светового луча была рассмотрена А. Пуанкаре еще до создания ОТО. Он указал на два возможных подхода к интерпретации этого явления: традиционный подход — луч света искривляется некой силой, но он по-прежнему распространяется в евклидовом П.; нетрадиционный подход — искривлено само П., его метрика неевклидова, а луч света по-прежнему служит воплощением прямой линии. Пуанкаре считал, что физика будет развиваться в рамках первого, традиционного, подхода. К такому выводу его вынуждала конвенционалистская трактовка П. и времени. Он доказывал, что не природа навязывает нам П. и время, а мы налагаем на природу такие пространственные модели, какие находим удобными. В трактовке П. и времени Пуанкаре пришел к конвенционалистскому аналогу кантовского априоризма, заявляя, что евклидова геометрия всегда будет наиболее удобной. Однако Эйнштейн предпочел нетрадиционный подход, когда формулировал физические и математические принципы ОТО о взаимосвязи геометрии пространства-времени и материи, об искривленности четырехмерного пространства-времени и т.д. В ОТО было продемонстрировано, что гравитация массивных космических объектов проявляется в «искривлении» (неевклидовости) пространственно-временной структуры мира вблизи этих объектов.
Геометрическая интерпретация гравитации определила два важнейших направления развития современного естествознания. Во-первых, ОТО послужила основой релятивистской космологии, в рамках которой были развиты многочисленные космологические модели Вселенной. Наиболее реалистичными оказались модели Большого Взрыва, которые находятся в хорошем соответствии с данными астрономических и космологических наблюдений, как-то: реликтовое излучение, разбегание галактик и др. Речь идет о нестационарности пространственной метрики мира, в котором не галактики разлетаются в неизменном пространстве, а расширяется само пространство-время Вселенной. Во-вторых, успех геометризации гравитации побудил многих ученых к попыткам объединить электромагнитное и гравитационное поля в рамках достаточно общего геометрического формализма. С открытием разнообразных элементарных частиц и соответствующих полей (слабых и сильных), естественно, встала проблема включения и их в рамки единой квантовой теории поля или квантовой геометродинамики. Эйнштейн писал о такой программе: «Мы приходим к странному выводу: сейчас нам начинает казаться, что первичную роль играет пространство; материя же должна быть получена из пространства, так сказать, на следующем этапе. Пространство поглощает материю» (Эйнштейн А. Собр. научных трудов. Т. 2. С. 343). В проекте Великого Объединения фундаментальных физических взаимодействий речь, фактически идет о синтезе субстанциальной и реляционной концепций П., ибо «всепоглощающее» П. современной единой теории поля представляет собой не только фундаментальную многомерную субстанцию мира, но также его сложную структуру или структурные свойства единого поля.
М.Д. Ахундов, Л.Б. Баженов
Лит.: Баженов Л.Б. Проблема пространства-времени // Философия естествознания. Вып. 1. М., 1966. С. 137—207; Грюнбаум А. Философские проблемы пространства и времени. М., 1969; Чудинов Э.М. Теория относительности и философия. М., 1974; Мостепаненко A.M. Пространство-время и физическое познание. М., 1975; Фуко М. Слова и вещи. М., 1977; Хаггет П. География: синтез современных знаний. М., 1979; Раушенбах Б.В. Пространственные построения в живописи. М., 1980; Ахундов М.Д. Концепции пространства и времени: истоки, эволюция, перспективы. М., 1982; Гуревич А.Я. Категории средневековой культуры. М., 1984; Тибсон Дж. Экологический подход к зрительному восприятию. М., 1988; Гумилёв Л.Н. Этногенез и биосфера Земли. Л., 1989; Рейхенбах Г. Философия пространства и времени. М., 2004; Tolman E. Cognitive maps in rats and men // Psychological Review. 1948. 55. P. 189—208; Lynch С The Image of the City. N.Y., 1960; Van Fraassen B.C. An Introduction to the Philosophy of Time and Space. N.Y., 1970; SklarL. Space, Time, and Spacetime. Berkeley, 1974; Gosztonyi A. Der Raum. 2 Bde. Freiburg/ Mvinchen, 1976; Torretti R. Philosophy of Geometry from Riemann to Poincare. Dordrecht, 1978; Jammer M. Das Problem des Raumes. Darmstadt, 1980; Friedman M. Foundations of Space-Time Theories. Princeton, 1983; Friedman M. Foundations of Space-Time Theories: Relativistic Physics and Philosophy of Science. Princeton, 1983; Audretsch J., Maimer K. (Hg.) Philosophie und Physik der Raum-Zeit. Mannheim, 1988; Earman J. World Enough and Space-Time. Cambridge (MA), 1989; Earman J. World Enough and Space-Time: Absolute versus Relational Theories of Space and Time. Cambridge (MA), 1989.
Энциклопедия эпистемологии и философии науки. М.: «Канон+», РООИ «Реабилитация»
И.Т. Касавин
2009
Вопрос-ответ:
