В классической науке с Ньютона и Галилея время и пространство рассматриваются как особого рода сущности, как некоторые субстанции, существующие сами по себе, независимо от материальных объектов, но оказывающие на них существенное влияние. Они представляют собой как бы вместилище тех материальных вещей, процессов и событий, которые происходят в мире. При этом время рассматривается как абсолютная длительность, а пространство трактуется как абсолютная протяженность. Это обозначается как субстанциальная концепция.
На такую трактовку пространства и времени опирался Ньютон при создании своей механики. Данная концепция превалировала в физике вплоть до создания специальной теории относительности. В философии возможны как идеалистические варианты решения рассматриваемой проблемы, когда, например, пространство трактовалось как особая субстанция, порожденная духом, так и материалистические, в которых пространство понималось как субстанция, существующая или наряду с материей, или же выполняющая порождающие субстанциальные функции.
В реляционной концепции пространство и время рассматриваются как особого рода отношения между объектами и процессами. Физика вплоть до появления теории Эйнштейна базировалась на субстанциальной концепции пространства и времени, хотя в рамках философии присутствовали, как мы показали выше, и другие представления. Почему так произошло? Потому, что на данном историческом отрезке именно субстанциальные представления можно было наполнить конкретным физическим содержанием. Поэтому речь идет не о том, какие представления являлись наиболее истинными, наиболее адекватными бытию, а о выборе тех представлений, которые по конкретным научным критериям могли быть вписаны в выбираемую научную модель. Уже это придает относительность не только ньютоновскому, но и вообще любому физическому описанию мира.
Фундаментом классической физики была механика. Мир представляет в ней систему взаимодействующих частиц или кирпичиков материи – атомов. Их движение подчиняется законам классической ньютоновской динамики. Основное свойство атомов – их материальность или вещественность. Система взаимодействующих атомов и их конгломератов образует вещественное бытие в целом.
Пространство, которое существует вне и независимо от сознания человека, – это «невещественное» бытие. По своим свойствам оно противоположно материи, но в то же время является условием ее бытия. Время абсолютно; порядок событий во времени имеет абсолютный характер и охватывает все физические события в мире. Поэтому с точки зрения ньютоновской физики пространство и время – это предпосылки, которые сами по себе не должны анализироваться. При этом абсолютной и самодовлеющей сущностью выступает пространство, которое предшествует как веществу, так и времени.
С философской точки зрения это было очень сильное огрубление бытия, основанное на распространении на него свойств отдельной его части. Свойства локальной части экстраполировались здесь на весь мир. Предполагалось, что он так устроен везде. Рассуждение весьма типичное для ученых и сегодня. Физика, безусловно, дает описание мира, но, как и любая иная наука, опирается лишь на те знания и представления, которые она может обобщить на данном этапе. С философских позиций понятно, что этих данных всегда будет недостаточно, а значит, никакая картина мира не может претендовать на полноту. Более того, данная картина мира весьма относительна и субъективна, так как очень часто базируется на введении сил и представлений, которые являются не чем иным, как некими умозрительными конструкциями, созданными именно для заполнения недостаточности физического обоснования.
Так, ньютоновская физика вводит понятие эфира в качестве особой универсальной среды. Считалось, что эфир пронизывал все тела и им было заполнено пространство. С помощью этого понятия, как казалось, удавалось объяснить все известные тогда явления в физическом мире. При этом физики долгое время просто игнорировали тот факт, что сам эфир оставался недосягаемым для физического эксперимента. Создалась парадоксальная ситуация, когда в основе экспериментальной физической науки лежало понятие эфира, которое эмпирически не было подтверждено, а значит, согласно критериям этой науки, было за рамками научного познания.
Понятие одновременности в классической физике трактовалось также согласно субстанциальной концепции времени. Одновременными считались все те события, которые произошли в одно мгновение. С точки зрения здравого смысла это действительно так, и потому даже в голову никому не приходило, что это необходимо обосновывать. Однако позже оказалось, что это не так.
Во второй половине XIX в. научные открытия заставляют ученых перейти к реляционной трактовке пространства и времени. Развивается классическая электродинамика, которая базируется на отказе от принципа дальнодействия, т. е. мгновенного распространения света. Дело в том, что в классической физике свет распространялся в особой светоносной среде – эфире. Согласно единой теории электромагнитного поля, движение Земли относительно мирового эфира должно влиять на скорость распространения света. Начиная с 1881 г. сначала Майкельсон, а затем – с 1887 г. – он же совместно с Морли ставят серию опытов с целью эмпирического подтверждения данной идеи (в историю науки данные опыты вошли под именем их авторов как «опыты Майкельсона – Морли»). Однако результат опытов оказался негативным, скорость света при всех измерениях оставалась постоянной.
Лоренц и Фицджеральд объяснили это сокращением размеров движущихся тел и замедлением хода движущихся часов, что являлось попыткой «спасти» классическую физику. И это было не случайно, так как в противном случае из результатов опыта вытекали следующие выводы, невозможные для ученых, придерживающихся классических физических представлений:
1. Земля неподвижна, что явно противоречило науке, которая экспериментально обосновала факт движения Земли.
2. Эфира нет, что также противоречило науке, так как с помощью понятия эфира был сделан ряд открытий и объяснено множество явлений, например в рамках волновой теории света.
В 1905 г. А. Эйнштейн излагает свою специальную теорию относительности, успешно разрешая накопившиеся противоречия, но отрицая при этом существование эфира.
Постулатами его теории являются следующие:
1. Специальный принцип относительности, согласно которому законы природы неизменны во всех инерциальных системах отсчета, т. е. в системах, находящихся в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения.
2. Принцип предельности: в природе не может быть взаимодействий, которые превышают скорость света.
Из данной теории следовал целый ряд выводов, касающихся понимания пространства и времени, которые уже существовали в философии в рамках реляционных представлений.
Прежде всего, изменялся смысл категорий времени и пространства. Пространство и время предстали как относительные свойства бытия, зависящие от систем отсчета. Оказалось, что пространство и время имеют физический смысл только для определения порядка событий, связанных материальными взаимодействиями. Кроме того, пространство и время оказались имманентно взаимосвязанными друг с другом (четырехмерное пространство Г. Минковского), а все события в мире стало возможным трактовать как происходящие в пространственно-временном континууме.
Отсюда был сделан принципиальный вывод, что сами пространство и время производны от конкретных физических событий и взаимодействий. Иными словами, они не являются независимыми онтологическими сущностями. Реально только физическое событие, которое можно описать в пространственно-временных характеристиках. Соответственно проблема установления одновременности событий есть лишь конвенция, соглашение путем синхронизации часов с помощью светового сигнала.
Общий смысл интерпретаций эйнштейновских открытий сводился к тому, что время и пространство не объективны, а есть лишь результат нашей конвенции. Однако сам Эйнштейн с такими субъективистскими трактовками не соглашался. Если, например, Мах говорил о том, что пространство и время – комплексы наших ощущений, то Эйнштейн оговаривался, что физический смысл пространству и времени придают реальные процессы, которые позволяют установить связь между различными точками пространства.
