В конце прошлого - начале нынешнего столетия идея абсолютного времени классического физики была подвергнута резкой критике, а с возникновением теории относительности и вовсе отброшена. В современной физике фактически принято предложенное А. Эйнштейном операциональное определение времени, согласно которому время - это измеряемый обычными часами физический параметр или “независимая переменная бытия”. Предполагается, что “обычные часы” измеряют время при помощи общепринятых единиц, т.е. секунд, минут и т.д. Поэтому связь измеряемого “обычными часами” физического времени с равномерным вращением Земли вокруг оси не только не исчезла, но, пожалуй, на сегодняшний даже укрепилась, поскольку общепринятая единица измерения времени - “секунда” - как одна из основных единиц Международной системы единиц физических величин СИ (SI - System International) была закреплена международными соглашениями. Секунда изначально была определена как 1/86 400 часть средних солнечных суток, и хотя за последние десятилетия она была несколько раз переопределена⁵⁸, тем не менее сохранила свою исходную величину⁵⁹. Хронометрируя или теоретически описывая “во времени” те или иные процессы, мы продолжаем сравнивать их с вращением Земли вокруг оси или с обращением ее вокруг Солнца. Именно такой способ измерения времени и временного описания исследуемых процессов лежит в основе познания многих закономерностей материального мира.

Поскольку предположение о том, что все процессы однозначно делятся на равномерные и неравномерные является общепринятым, а время считается равномерным по самой своей природе, то обычно не возникает вопроса о причинах совпадения вращений Земли с течением времени. Но мы показали, что равномерность - это не абсолютное, а соотносительное свойство материальных процессов и нет абсолютно равномерных движений, а существуют только разные классы соравномерных процессов. Поэтому возникают вопросы: что собой представляет тот класс соравномерных процессов, к которому относятся указанные движения Земли, и каковы причины его существования?

Вращение Земли вокруг оси и ее обращение вокруг Солнца входят в весьма обширный класс соравномерных процессов, к которому, помимо вращательных движений небесных тел и космических систем типа Солнечной, относятся прямолинейные инерциальные движения масс в инерциальных системах отсчета, колебательные движения физических маятников, кристаллических, молекулярных и атомных осцилляторов⁶⁰. Все эти движения являются движениями закрытых консервативных динамических систем, т.е. таких систем, которые не обмениваются с окружающей средой массой и энергией и у которых в процессе движения сохраняется постоянной механическая энергия, представляющая собой сумму кинетической и потенциальной энергии (см., например: /Геронимус, 1973, с. 211-213/). Именно сохранение неизменной величины механической энергии делает движения подобных систем соравномерными. Этот класс соравномерных процессов назовем для краткости классом “инерциально-равномерных” движений⁶¹.

Таким образом, равномерность общеизвестного времени обусловлена тем, что оно измеряется при помощи таких закрытых динамических систем, у которых механическая энергия в процессе движения сохраняется постоянной. Более лаконично данный вывод можно сформулировать следующим образом: равномерность времени обусловлена законом сохранения (механической) энергии. Однако такой вывод находится в явном противоречии с широко распространенным представлением о том, что основные законы сохранения классической физики, и в том числе закон сохранения энергии, являются следствиями свойств симметрии пространства и времени⁶².

Распространенность подобного представления объясняется прежде всего идущей со времен становления классической физики традицией выводить законы сохранения из общих аксиом движения. Эта традиция, как отмечают Ю.Б. Румер и Н.Ф. Овчинников /Румер, Овчинников, 1968/, была обусловлена тем, что основными понятиями классической механики первоначально были пространство, время и масса, а понятия импульс, момент импульса и энергия появились позднее и на протяжении длительного времени не воспринимались как фундаментальные понятия механики. Соответственно и математический аппарат классической механики строился таким образом, что закономерности движения выводились из фундаментальных свойств пространства и времени. Лишь постепенно, в ходе дискуссий о мере движения и о сохранении количества движения появляется введенное Г. Лейбницем понятие “энергия” как некоторая сохраняющаяся “живая сила” /Лейбниц, 1908, с. 145/, в противовес ньютоновским и декартовским представлениям о мере движения и его сохранении63.

Определенную дань традиционному решению вопроса о характере взаимосвязи свойств симметрии пространства и времени и законов сохранения классической физики отдала и Эмми Нетер⁶⁴, которая, доказав возможность математического вывода всех законов сохранения из свойств симметрии динамических систем⁶⁵, казалось, окончательно подтвердила истинность традиционного решения рассматриваемой проблемы. Именно так были восприняты результаты исследований Э. Нетер большинством ученых в начале нашего столетия, и такая оценка ее знаменитой теоремы продолжает господствовать по настоящее время. Некоторым авторам (см., например: /А.М. и В.М. Мостепаненко, 1975/) кажется особенно сильным аргументом в пользу традиционных представлений то обстоятельство, что обратная теорема Нетер, как выяснилось (см.: /Ибрагимов, 1969/), в общем случае несправедлива.

Однако теорема Нетер сама по себе не устанавливает никаких отношений субординации между свойствами симметрии динамических систем и законами сохранения физических величин, характеризующих движение этих систем, и тем более не указывает на существование каких-либо причинно-следственных связей между ними⁶⁶. В.С. Барашенков, обсуждая физический смысл прямой и обратной теоремы Нетер, приходит к выводу, что согласно этим теоремам “каждому типу симметрии соответствует свой закон сохранения и, наоборот, каждому закону сохранения может быть сопоставлена вполне определенная симметрия. В рамках современных физических теорий нельзя установить, что является более фундаментальным - симметрия или же неразрывно связанный с ней закон сохранения” /Барашенков, 1980, с. 336/. Здесь мы имеем чисто математическую теорему, устанавливающую только функциональные связи и дающую в руки исследователей математический аппарат, позволяющий из свойств симметрии выводить законы сохранения. Но ни функциональные связи, существующие между теми или иными свойствами исследуемых объектов, ни возможность математического вывода характеристик или параметров одних свойств из характеристик или параметров других - сами по себе не свидетельствуют о каких-либо причинно-следственных связях или отношениях субординации⁶⁷. Для того, чтобы иметь возможность существующие между свойствами реальной действительности функциональные связи толковать как причинно-следственные, необходимо обратиться к самой реальной действительности и выяснить характер зависимостей, существующих между соответствующими свойствами ее объектов.

Содержательный анализ взаимосвязи однородности (равномерности) времени и закона сохранения энергии требует выяснения сущности того независимого физического параметра t, который под названием “ время” фигурирует в физических теориях. В самой физике, как мы видели, понятие “ время” , по сути дела, не определяется, а параметр t вводится операционально. Физический смысл параметра t раскрывается в том случае, если учесть, что самоконгруэнтные единицы физического времени задаются теми или иными “равномерными” или “ строго периодическими” процессами класса “ инерциально-равномерных” движений. Таким образом, физический параметр t или, иначе, “ физическое время” - это метризованная при помощи класса “ инерциально-равномерных” движений длительность бытия материальных процессов. Поскольку класс “ инерциально-равномерных” движений состоит из движений закрытых консервативных динамических систем, то можно утверждать, что соравномерность монотонных и эквивалентность периодических процессов этого класса, а следовательно, и равномерность физического параметра t, т.е. “ времени” , обусловлены тем, что движения закрытых консервативных систем неограниченно долго остаются неизменными в силу подчинения их закону сохранения (механической) энергии.

Как мы уже видели, обращение к чувству времени сыграло важную роль в формировании и развитии понятия времени. К интуиции времени обращаются и современные исследователи, считая ее весьма достоверным источником познания объективного времени⁶⁸. Способность чувствовать “течение времени” до сих пор остается веским аргументом в пользу представлений о том, что время - это некий единый, уникальный и “вездесущий” равномерный “поток”, “течение” которого человек воспринимает примерно так, как объекты, процессы и события материального мира.

Аналогичным образом решает вопрос о механизмах восприятия времени Н.Д. Багрова. “По современным представлениям, - пишет она, - у человека нет специфического временного анализатора, равнозначного по физиологическому смыслу зрительному или слуховому... Вместе с тем каждый анализатор наряду со своей непосредственной функцией может при определенных условиях выполнять еще функцию отсчета времени... Однако собран большой экспериментальный материал, свидетельствующий о том, что слуховой анализатор точнее других определяет время”⁶⁹ /Багрова, 1980, с. 18/.

Выясняя механизмы чувства (интуиции) времени, следует особое внимание обратить на то, что способность “воспринимать и оценивать время” не является приобретением человека, а получена им по наследству от его животных предков⁷⁰ и что в основе этой способности лежат механизмы так называемого “опережающего отражения” /Анохин, 1962/. Разумеется, было бы совершенно неверно предполагать, что живые организмы эмоционально переживают и тем более осознают свое “восприятие” и “оценку” времени. Здесь мы имеем дело со своего рода “часовыми механизмами”, приспосабливающими течение физиологических процессов живых организмов, а также их поведение и деятельность к течению физического времени. Такими “часовыми механизмами” и являются “биологические часы”, представляющие собой сложные иерархически организованные системы периодических (или колебательных) биологических процессов, периоды которых с определенной степенью точности и постоянства эквивалентны (в смысле Р. Карнапа) периодам суточных, месячных и сезонных (годовых) изменений условий их обитания.

В настоящее время имеются убедительные факты, свидетельствующие о том, что объективное физическое время человек воспринимает не непосредственно, как нечто объективно существующее во внешнем материальном мире и воздействующее на те или иные органы чувств, а опосредованно, через субъективное переживание своего собственного бытия. При этом периоды тех или иных ритмических процессов “биологических часов” собственного организма ощущаются и осознаются им как равные интервалы длительности.

О том, что субъективное чувство равномерного дления связано не с восприятием извне равномерно текущего объективного времени, а с субъективным переживанием протекающего в организме самого человека потока биологических процессов, среди которых важную роль играют циклические процессы “биологических часов”, свидетельствуют также и другие факты. Так, изменение общей ритмики биологических процессов организма (например, при резких нарушениях температуры тела) человек воспринимает и переживает как изменение ритмики объективного физического времени.

Отметим, что субъективные переживания человеком равномерного дления имеют два принципиально разных механизма, один из которых связан с рассматриваемыми нами “биологическими часами”, а другой, - с протекающими в мозгу и во всей нервной системе информационными процессами. В зависимости от обстоятельств, чувство равномерного дления может быть связано с тем или другим механизмом субъективного чувства времени. Но и в том, и в другом случае изменение хода субъективного времени человеком переживается и осознается как изменение ритмики не субъективного, а объективного времени⁷¹.

Система “биологических часов” включает не только циркадные, месячные, сезонные и другие долгопериодические, но и большое количество короткопериодических колебательных (циклических) процессов, которые с определенной степенью точности и постоянства эквивалентны ритмическим изменениям внешних условий, что и делает их компонентами “биологических часов” физического времени, при помощи которых человек производит оценку длительности коротких интервалов времени. С их помощью человек производит оценку длительности коротких интервалов времени. Но для этого периоды соответствующих колебательных процессов должны быть прокалиброваны в единицах физического времени. В современных условиях подобная калибровка периодов короткопериодических компонент “биологических часов” происходит очень часто в процессе повседневного использования часов при оценке различных интервалов длительности. В результате у современного человека формируется способность достаточно точно оценивать длительности различных интервалов времени.

58 В 50-х годах с помощью кварцевых часов была выявлена неравномерность вращения Земли вокруг оси, происходящая из-за сезонных перераспределений масс Земли и других причин (см.: /Бакунин, Блинов, 1968/). Поэтому в 1956 г. было принято новое определение секунды через обращение Земли вокруг Солнца как 1/31 556 925,4747 часть тропического года. А в 1967 г. XIII Международная конференция по мерам и весам связала единицу измерения времени с атомным стандартом и определила секунду как 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния цезия-133.

59 Комментируя переход в измерении времени к атомному стандарту, А.Б. Щеголь совершенно справедливо замечает, что “единица осталась той же, но найден способ более точного и надежного воспроизведения” /Щеголь, 1988, с. 14/.

60 Говорить о соравномерности рассматриваемых движений позволяет то обстоятельство, что в каждом из них имеется, по крайней мере, один параметр, величина которого нарастает равномерно “во времени”, если только “время” измеряется одним из входящих в этот же класс “равномерных” или “строго периодических” процессов. Так, при прямолинейном инерциальном движении масс нарастает длина пройденного телом пути; при свободном “твердотельном” вращении небесного тела аналогичным образом нарастает угол поворота тела вокруг оси, а также число полных его оборотов; при обращении одного небесного тела вокруг другого в таких космических системах, как Солнечная, равномерно нарастает площадь, заметаемая радиусом-вектором орбиты данной планеты, и число полных оборотов планеты вокруг центрального тела, а у физических маятников, как и у других колебательных систем, равномерно “во времени” нарастает число полных периодов колебаний.

61 Данным названием мы подчеркиваем, что речь идет о механических движениях физического мира. При этом будем помнить, что в этот класс, помимо собственно инерциально-равномерных движений масс в инерциальной системе отсчета, входит великое множество процессов, не являющихся в строгом смысле слова соравномерными инерциально-равномерным движениям. Имея в виду это обстоятельство, слова “инерциально-равномерные” в названии класса соравномерных процессов мы будем заключать в кавычки.

62 В современной физике такая точка зрения на характер соотношения однородности (или, иначе, равномерности) времени и закона сохранения энергии общепринята, не подвергается сомнению и, соответственно, в учебных пособиях по физике для вузов излагается как незыблемая истина. “Метрические свойства пространства и времени - однородность и изотропность, - пишут авторы одного из учебников для вузов, - обусловливают фундаментальнейшие законы природы, имеющие решающее значение для всех разделов физики, а именно, следствием однородности пространства является закон сохранения импульса, изотропности - закон сохранения момента импульса, а следствием однородности времени - закон сохранения энергии” /Наркевич и др., 1992, с. 225/. Аналогичная точка зрения содержится и в других учебных пособиях (см., например: /Ландау , Лифшиц, 1989, с. 45, 61, 109/).

Справедливости ради следует отметить, что в ходе дискуссии по проблеме взаимосвязи и соотношения свойств симметрии пространства и времени и основных законов сохранения механики, состоявшейся среди отечественных философов в 60-70-е годы, отстаивались и иные точки зрения. Так, например, Н.Ф. Овчинников и Ю.Б. Румер обосновывали мнение, согласно которому не законы сохранения следуют из симметрии пространства и времени, а наоборот, законы сохранения обусловливают свойства симметрии пространства и времени (см.: /Овчинников, 1960, с. 177; Румер, Овчинников, 1968; Румер, 1971/). Ряд авторов, исходя из общефилософских соображений, доказывали, что поскольку пространство, время и движение суть основные однородные атрибуты материи, то “формы симметрии и соответствующие им законы сохранения в рамках существующей между ними связи” следует рассматривать “не в плане причинно-следственных отношений, а как однопорядковые, но различные стороны единой закономерности материального мира” /Абасов, 1980, с. 74/. Аналогичную точку зрения отстаивали В.С. Готт, А.Ф. Перетурин, А.Н. Шатохин и др. (См.: /Готт, 1972, с. 372; Перетурин, Сидоров, 1968; Шатохин, 1968/).

63 Как известно, Р. Декарт считал, что общее количество движения, с которым Бог создал мир, сохраняется неизменным при постоянном (каждое мгновение) воссоздании Богом созданного им, но неудержимо стремящегося в небытие мира. Поэтому если количество движения некоторого тела убывает, то настолько же прибывает движение другого тела. В качестве величины, характеризующей количество движения, Декарт рассматривал произведение массы на скорость (см.: /Декарт, т. 2, 1994, с. 587/). Ньютон же полагал, что само по себе количество движения убывает и для того, чтобы оно сохранялось постоянным, необходимы какие-то источники, в качестве которых он рассматривал, в частности, силы тяготения. Анализируя взгляды И. Ньютона и отметив, что у него не было ясности в истолковании закона сохранения, В.А. Фабрикант пишет: “Тем поразительнее отсутствие неточностей при изложении этих проблем в “Началах”. Мы видели, что там сказано мало, но все сказано верно” /Фабрикант, 1960, с. 579/.

64 См.: /Neter, 1918/ ; русский перевод см. в сборнике /Вариационные принципы механики, 1959, с. 611-630/.

65 Подробный анализ теорем Э. Нетер см. в работе /Визгин, 1972/.

66 На это обстоятельство, полемизируя с А.М. и В.М. Мостепаненко, указывали Р.А. Аронов и В.А. Угаров /Аронов, Угаров, 1978а, b/.

67 Как отмечает В.А. Марков, « теоремой Нетер поставлены во взаимнооднозначное соответствие свойства симметрии пространства и времени, с одной стороны, и законы сохранения, с другой. Такое соответствие означает, что каждая из сторон может рассматриваться как "следствие" другой» /Марков, 1970, с. 118/.

68 Так, например, интуитивные представления явились важным источником развитой Н.А. Козыревым субстанциальной концепции времени. Некоторые ученые считают, что задача изучения времени заключается в создании такой “конструкции времени”, которая “дала бы язык, достаточно богатый для обсуждения интуитивных представлений о времени у исследователей различных областей реальности” /Левич, 1993, с. 122/ (Подчеркнуто нами. - И.Х.).

69 К такому заключению автор приходит в результате обобщения результатов исследований Б.Г. Ананьева, Б.Ф. Ломова, С.Г. Геллерштейна, В.П. Лисенковой и других психологов, экспериментально изучавших закономерности восприятия человеком времени (см.: /Ананьев, 1961; Ананьев, Ломов, 1961; Геллерштейн, 1958; Леонов, Лебедев, 1968; Лисенкова, 1966; Фролов, Изергина, 1934; Элькин, 1962/).

70 Исследование роли фактора времени в структуре рефлекторных механизмов поведения и деятельности животных было начато еще в начале нынешнего столетия с использованием введенного И.П. Павловым метода условных рефлексов (см.: /Феокритова, 1912; Стукова, 1914; Василенко, 1939; Вацуро, 1948/).

71 Более подробно закономерности восприятия человеком времени мы рассмотрим во второй части работы, посвященной проблеме субъективного времени.