Время: физическая основа и ее понимание / Time: the physical basis and its understanding

Содержание

Введение

I. ОТРАЖАЕМОЕ СОЗНАНИЕМ: физическая основа времени.
§1. Непространственное измерение.
§2. Действительные длительности.
1. Фундаментальные длительности.
а. Максимальная длительность – бесконечная.
б. Теоретическая величина минимальной длительности.
в. Минимальная длительность в 4-мерном измерении.
2. Нефундаментальные длительности – вероятностные.
а. Цельные, генетически обусловленные.
б. Составные, генетические связанные.
§3. Абстрактные длительности.
1. Потенциальная длительность.
2. Мнимая длительность.
§4. Система непространственных отношений.
§5. Физические причины однонаправленности процессов.

II. ОТРАЖЕНИЕ ОТРАЖАЕМОГО – ВРЕМЯ.
§6. Периодизация событий – время.
§7. Настоящее субвремя.
§8. Прошедшее и будущее субвремена.
§9. Хронологическая форма отражения.
§10. Краткое изложение физической основы времени и его дефиниция.
Приложение 1
Приложение 2
Ссылки.
Об авторе.

Введение

Определение содержания понятия «время» остается актуальной научной проблемой. «Пространство и время – всеобщие формы существования материи. Это, конечно, правильно, но далеко не достаточно. В конкретном исследовании пространства и времени важен не только гносеологический, но и онтологический аспект», – утверждает В.С. Барашенков.[1]

«В рамках… естественнонаучных теорий понятия пространства и времени, как правило, не определяются. Они вводятся либо с помощью абстрактно-математических структур, либо посредством соответствующих операциональных определений… Но для понимания роли и места понятий пространства и времени внутри теорий этого явно недостаточно», – там же пишет А.В. Солдатов.

Для обоснования актуальности проблемы нам кажется достаточным и этих двух мнений, при желании их можно найти десятки. Они же определяют и область научного поиска – стык естественных наук, конкретно физики и диалектико-материалистической философии. Именно в ней Т.П. Лолаев разработал функциональную концепцию времени. Ее квинтэссенцией является следующее определение: «Объективное время – это специфическое отражение реальной длительности, образуемой последовательно сменяющимися качественно новыми состояниями объекта, процесса».[2]

Полностью принимаем данное философское определение, однако, считаем, что оно требует операционализации в естественнонаучном аспекте. В связи с этим исследование направлено на изучение физических явлений, стоящих за понятием «время», – отражаемого (сознанием), а также его отражения сознанием. Методика изучения основана на фундаментальных физических законах и краеугольных положениях диалектического материализма.

Отсюда целью данного исследования является анализ физических основ понятия «время» и его гносеологического содержания. В соответствии с этим в статье решен ряд задач. В разделе I рассмотрены объективные физические процессы, составляющие основу времени, – отражаемое (сознанием); в разделе II – механизм и результат субъективного понимания отражаемого – его отражение сознанием.

I. ОТРАЖАЕМОЕ СОЗНАНИЕМ: физическая основа времени.

§1. Непространственное измерение.

Революционная для своего времени формула Эйнштейна Е = м · с² обосновала цельность сущности, которая до этого выражалась двумя противопоставлявшимися понятиями – «энергия» и «материя». Теперь они предстают двумя взаимно переходящими формами одной сущности – энергии-материи (Э-М) с известной физической разницей между ними.

В физике существование Э-М имеет четыре измерения – три пространственных и временно́е. Пространственные измерения – это протяженность в трех направлениях самого пространства, порций энергии и частей материи (гносеологически они являются частями Э-М, поэтому для краткости обозначим их – ЧМ). Следовательно, эти измерения физически, то есть сущностно, идентичны, и их можно свести к одному гносеологическому – пространственному. Пространство или объем – это фундаментальное свойство ЧМ, следовательно, его сущность материальна.

Временное измерение отличают от пространственного в силу того, что они не выводятся и не сводятся друг к другу. То есть их отличие является не просто качественным, а еще глубже – сущностным, фундаментальным. А именно оно в том, что измерение, отличное от пространственного, то есть непространственное, – нематериально!

Отсюда, помимо пространственных свойств и параметров процессы обладают и непространственными. Они возникают вследствие взаимной удаленности в непространственном измерении начал и окончаний процессов, а также процессов между собой. Непространственная удаленность имеет качественную характеристику – взаимный порядок наступления начал и окончаний– последовательность, а также количественный параметр, значение – величину взаимной удаленности – длительность. [3] Последовательность имеет как качественное – нечисловое выражение – «предыдущий», «следующий», так и количественное – числовое – порядковый номер следования. Величина удаленности выражается в условных единицах непространственного измерения.

Длительности и их последовательности проявляются и осознаются только через восприятие пространственного движения ЧМ и количественно-качественных изменений их состояний. [4] Они не образуют никакую материальную структуру или процесс. Они только отражают скорость возникновения ЧМ и процессов, устойчивость их внутренних связей, скорость их изменений и их интенсивность – количество воспроизведений их элементов или их самих за некоторый интервал или за всё их существование. Следовательно, длительности и их последовательности являются не материальным процессом, а отдельным классом свойств и характеристик ЧМ и параметров процессов – непространственных.

В связи со сказанным движение Э-М имеет всего два гносеологических измерения, отличаемых по их сущностностям, – пространственное и непространственное (временное), что давно реализовано в понятии «пространственно-временной континуум».

По нашему мнению, замена определения измерения с «временное» на «непространственное» точнее раскрывает его суть через противопоставление двух измерений в их наименованиях.

§2. Действительные длительности.

По физической сущности длительности делятся на две качественные группы – действительные и абстрактные. Действительные – это длительности актов,генетически связанных в процессы, и физически связанных процессов (см. §§ 2.1.а и 2.2.б). В качественном отношении они делятся на фундаментальные и нефундаментальные, по величине – на бесконечную и конечные, по их детерминированности – на физически (генетически) обусловленные и вероятностные.

Поскольку бесконечным может быть существование только Э-М в целом, то длительности всех остальных процессов должны быть конечными. В связи с этим для краткости изложения мы не будем каждый раз указывать в наименованиях всех рассматриваемых длительностей, кроме бесконечной, что они конечны.

Одному виду длительности соответствуют разные наборы качеств, поэтому длительности нельзя сгруппировать в линейную иерархическую систему (см. Приложение 1).

1.Фундаментальные длительности.

Фундаментальными мы считаем длительности соответствующих физических процессов, то есть имеющих некие универсальные неизменяемые параметры, обусловленные физическими причинами. Они могут иметь две размерности: максимальную – бесконечную и минимальную – конечную.

а. Максимальная длительность – бесконечная.

Фундаментальный закон сохранения энергии (-материи) с необходимостью приводит к таким ее качествам, как неуничтожимость и несотворимость. [5], [6] В свою очередь это обуславливает такую ее качественную характеристику и физический параметр, как бесконечная длительность существования. Это абстрактная неисчисляемая и практически недоказуемая величина. Несмотря на это, на основании сказанного выше будем считать ее действительной. Отсюда, ее величина является фундаментальной и в физическом, и в гносеологическом аспектах ввиду ее всеобщности и неизменности.

Бесконечность Э-М проявляется в бесконечном множестве форм и порций энергии, а также частей материи – ЧМ. Они обладают следующими атрибутами,то есть присущими им изначально и неотъемлемо фундаментальными физическими свойствами. [7], [8] Это их собственная энергия, ненулевая скорость движения, объем и конечная длительность существования.

Однако окончание существования ЧМ в данной форме не означает исчезновения содержавшейся в них энергии. С поглощением волн и распадом объектов их энергия не исчезает, а передается другому объекту и продолжает существовать в другой форме. Именно это и обуславливает бесконечность существования Э-М. Она проявляется в бесконечном множестве последовательных генетически связанных конечных длительностей относительно самостоятельных процессов.

Далее необходимо выяснить: какова физическая основа возникновения конечных длительностей, и имеют ли они нижний предел, то есть фундаментальную величину?

б.Теоретическая величина минимальной длительности.

ЧМ возникают и существуют в формах перманентного пространственного движения и множества своих последовательных генетически обусловленных и связанных состояний. Движение приводит ЧМ к закономерным и случайным взаимодействиям и как следствие – изменениям их состояний и качественному развитию. [9] Все эти формы являются процессами. Существует ли в принципе фундаментальный энергетический процесс с минимальной длительностью, и какова ее величина?

Квантовая физика теоретически ограничивает минимальную величину длительности планковским временем – tP ~5,4 · 10^–44 с. Это интервал, за который электромагнитная волна проходит в вакууме фундаментальную планковскую длину lP ~1,6 · 10^–35 м.

При этом обнаружено излучение, степень поляризации которого указывает на отсутствие зернистости пространства вплоть до длин 10^–48м! [10] Следовательно, и минимальный временной интервал укорачивается на те же 13 порядков! При этом математическая модель материи в таком масштабе описывается не 4, а 6 и более измерениями (там же: «Дополнительные измерения»).

Отсюда, до тех пор, пока нет твердо доказанных фактов более фундаментального устройства Вселенной, физическую структуру времени практичнее рассматривать в масштабах 4-мерного измерения. Более того, на наш взгляд, изменение пространственных масштабов при анализе механизма образования непространственной протяженности принципиально его не меняет.

Это связано с тем, что конечность скорости распространения энергии является (принимается) фундаментальной физической константой и с изменением масштаба проходимых ею длительностей отношение этих величин не меняется. Отсюда, принципиально неважно, длительности существования каких ЧМ образует непространственную протяженность, важно только, чтобы они были генетически или физически связаны.

в.Минимальная длительность в 4-мерном измерении.

Квантование энергии – механизм, формирующий минимальные отдельные цельные наблюдаемые объекты – кванты. Это делает их фундаментальными элементами Э-М в масштабах 4-мерного измерения. Следовательно, таковой является и длительность их образования, механизм которого рассмотрен ниже.

Распространение энергии в пространстве с конечной скоростью света – с обуславливает причинное строго последовательное возникновение начал и окончаний процессов в непространственном измерении. В результате этого они оказываются взаимно удалены в нем. То есть гносеологически конечная длительность вообще является взаимной непространственной удаленностью начала и окончания процесса и процессов между собой. А фундаментальная минимальная длительность является непространственным интервалом между началом и окончанием образования электромагнитной волны.

Волна – это одно колебание электромагнитного поля определенной длины, минимальная порция энергии, ее квант. [11], [12] Волну создает (испускает квант) источник энергии – элементарная частица. У волны есть начало – фронт и конец – тыл (задний фронт).

Момент возникновения фронта в непространственном измерении является нулевой точкой – началом периода образования волны. В этот момент фронт также находится в начальной точке своего движения в пространстве от своего источника со скоростью с. Источник остается неподвижным по отношению к фронту и продолжает формировать волну до ее полного образования.

Когда волна сформирована, ее тыл становится конечной точкой периода и оказывается в новой точке непространственного измерения. Она является более поздней, чем у фронта. При этом в пространстве тыл оказывается в той же точке, в которой возник ее фронт, – в начальной. Напомним: их общий источник в моменты их образования оставался неподвижным по отношению к ним.

В связи с этим к моменту завершения образования волны ее фронт успевает удалиться в пространстве от ее тыла на определенный интервал – длину волны – λ (лямбда). На преодоление своей длины с конечной скоростью с волне требуется то, что называется длительностью.

Для данной волны фундаментальными являются обе величины, поскольку длина волны обусловлена ее генетикой и задается ее квантуемой энергией, то есть может меняться только дискретно. Отсюда, для волны данной энергии и, соответственно, данной длины длительность ее образования является фундаментальной константой, а потому – ее фундаментальным непространственным свойством – атрибутом.

При этом она является относительной константой, поскольку неизменна только для волн одной длины. Применительно ко всему спектру волн фундаментальная минимальная длительность является не абсолютной величиной, а относительной и переменной. Следовательно, ее фундаментальность обусловлена не количественным признаком – ее величиной – длиной волны, а качественным: завершенностью процесса образования волн и константностью его длительности для волн одной длины.

Величина длительности является производной отношения: λ / с = t и непространственным параметром процессов. Если бы волна двигалась с бесконечной скоростью, то возникала бы за нулевую длительность, то есть не длилась бы, не существовала!

Таким образом, отношение фундаментальных величин волн: конечной скорости их распространения – с к их ненулевой длине, обусловленной их собственной энергией, является фундаментальным (первичным) физическим механизмом образования длительности вообще и фундаментальной минимальной, в частности.

Гносеологически образование волны – это начальная фаза ее существования и фундаментальный процесс, поскольку он является элементарным. Это значит, что он неделим, завершен и минимален по длительности для данной волны. Он фундаментален еще и потому, что это – минимальный непространственный интервал, за который образуется физический объект – квант (волна).Нельзя получить половину кванта, треть и так далее! Обозначим его как акт первого порядка. Актом второго порядка является существование волны (см. в §2.2.а).

2.Нефундаментальные длительности – вероятностные.

Их фактическая величина, в отличие от потенциальной, обусловлена не только их генетически свойствами, но и случайными внешними факторами. Отсюда, она имеет вероятностный характер и не может быть фундаментальной. Такими длительностями являются цельные и составные (интегральные).

а. Цельные, генетически обусловленные.

Это длительности существования волн – непространственные интервалы между их возникновением и полным затуханием или поглощением. Их величины задаются таким их генетическим свойством, как амплитуда их колебаний. В результате рассеяния энергии волны происходит понижение ее интенсивности или ее затухание – понижение ее амплитуды вплоть до нуля. Это обуславливает конечность ненулевой длительности существования волны. Если бы затухание происходило за нулевую длительность, то волна бы не существовала!

Однако фактическая длительность существования волны обусловлена не только ее генетикой, но и случайными внешними факторами. Это свойства среды ее распространения: плотность, наличие препятствий и другие. Они способны как увеличить, так и сократить длительность существования волн. Вследствие этого она имеет вероятностный характер и потому не может быть фундаментальной величиной, являясь переменным параметром волны.

Существование волны в виде ее перманентного пространственного движения физически целостно, неделимо. В связи с этим оно, как и ее возникновение, гносеологически тоже является актом. Однако его надо рассматривать как акт второго порядка, так как он длится и после завершения его первой фазы – возникновения волны.

Что касается величины его потенциальной длительности, то в отсутствие внешних негативных факторов она может приближаться к возрасту Вселенной в 13,8 млрд. лет. Так, до сих пор существуют волны реликтового излучения и света одних из первых галактик, возраст которых составляет около 13,5 млрд. лет (Ru.wikipedia.org.: HD1).

б. Составные, генетические связанные.

Непрерывные множества генетически или физически связанных актов образуют процессы. Физически связанные акты (процессы) – это вступившие во взаимодействие закономерно или случайно, но не являющиеся причинами взаимного порождения. Тем не менее, порождаемые их взаимодействием процессы являются их генетическим следствием.

Связанные так или иначе акты создают, в том числе устойчивые энергетические образования – (плотную) материю – ЧМ. Они состоят из элементов, объединяемых относительно устойчивыми связями, создающими внутреннюю структуру ЧМ. Существованием ЧМ являются перманентные акты воспроизведения ее элементов и их связей, а также постепенные или скачкообразные количественно-качественные изменения в них – развитие ЧМ.

Акты происходят с конечной частотой, то есть их конечное количество содержится в конечном непространственном интервале. Потенциальное количество (число) актов, составляющих процесс существования, задается генетикой ЧМ – количеством ее собственной энергии и мощностью ее расходования и является результатом их отношения.

При этом количество собственной энергии ЧМ конечно, поэтому конечны количество актов и их суммарная длительность, то есть длительность существования ЧМ. Кроме того, как и волны, ЧМ участвуют во внешних случайных взаимодействиях, поэтому длительность их существования также является вероятностной.

Поскольку акты происходят с конечной частотой, то между ними образуются паузы. Это последовательно связанные с актами интервалы длительности, в которых генерация энергии не происходит. Их длительности могут составлять ≥ 20 аттосекунд (10^–18). Это разница между поглощением света атомом и потерей им вследствие этого электронов (https://ria.ru/20100628/250887332.html.).

Подмножества генетически связанных актов и пауз в неразрывном единстве создают качественные состояния ЧМ – фазы ее существования, а их полное множество – существование целиком.

Отсюда, существование сложносоставных ЧМ и Вселенной – это составные (интегральные) процессы. Они включают перманентное последовательное возникновение ЧМ, последующее их сохранение в данном качестве в форме постоянного самовоспроизведения их элементов и связей, а также их закономерные и спонтанные изменения.

Все процессы протекают с конечными скоростями и частотами, что создает их длительности. Их суммы генетически связаны в последовательность и являются составными (интегральными) и вторичным механизмом образования конечных длительностей.

* * *

Таким образом, величина действительных длительностей колеблется от величины наименьшей, фундаментальной, длительности до их бесконечного генетически связанного множества, включая полное множество таким же образом связанных с ними длительностей пауз.

§3. Абстрактные длительности.

1. Потенциальная длительность.

Количество и свойства собственной энергии генетически обуславливают потенциальную длительность существования ЧМ. Ее величина задается фундаментальным свойством волны – ее энергией и потому является генетически обусловленной, следовательно, фундаментальной.

Отсюда, она также является фундаментальным свойством ЧМ, только не в физическом аспекте, а в гносеологическом. В виду этого она является абстрактной, а не действительной.

2. Мнимые длительности.

Наряду с генетически связанными процессами в разных точках пространства Вселенной протекает бесконечное множество физически несвязанных процессов. Они взаимно недетерминированы, не взаимодействуют физически – не имеют никаких причинно-следственных отношений. Они проявляются, объективируются только в момент их познания субъектом и только в его сознании. Отсюда, их можно обозначить как мнимые.

При этом Вселенная является единой системой всех параллельно текущих процессов, следовательно, негенетические длительности являются параллельными. Это значит, что каждый момент их совместного течения в идеале является общим для них, то есть они находятся в одной точке, координате абстрактного непространственного измерения.

Отсюда, между ними объективно существуют непространственные отношения. Тем не менее, на момент их познания они не имеют физического значения и проявляются только в сознании познающего субъекта. В целях познания он может дополнять ими систему непространственных отношений действительных длительностей, расширяя ее до абстрактно-всеобщей.

Начала и окончания мнимых длительностей могут быть взаимно сдвинуты либо частично или полностью совпадать, поскольку они не являются генетически связанными и длятся параллельно. По этим же причинам они лишь проецируются на одномерную (линейную) шкалу непространственного измерения (времени), а их величины не суммируются, если они последовательны, и потому не увеличивают длительность существования конечной Вселенной.

§4. Система непространственных отношений длительностей.

Начало и окончание каждого процесса имеют непространственный параметр – положение в непространственном измерении. Оно обозначено условной координатой на его воображаемой оси координат (см. § 9) Положения начал и окончаний процессов, за исключением фундаментального акта, обусловлены их функцией в возникающей между ними причинно-следственной связи – причины или следствия. Таким образом, отношения начал и окончаний в генетическом аспекте являются причинно-следственными, а в координатном – непространственными.

В свою очередь положения имеют две стороны (аспекта) – качественную и количественную, рассмотренные в §1. Отсюда, непространственные отношения процессов являются взаимными качественно-количественными.

Отношения действительных процессов также являются действительными. Они возникают и длятся только в период физического взаимодействия процессов, так как отражают моменты возникновения и длительности существования причинно-следственных связей между процессами – порождения одного другим и их взаимного влияния.

С завершением одного из процессов их физические связи и непространственные отношения прекращаются. Завершившийся процесс может лишь оставить в длящихся процессах материальные следы своего энергетического воздействия на них.

Последовательности начал и окончаний действительных отношений являются непараллельными в непространственном измерении и полностью асинхронными. Это их сущностное качество отражено в самом понятии «последовательность».

Непространственные отношения могут возникать и между физически несвязанными процессами. Тогда они являются абстрактными, поскольку устанавливаются только в процессе их познания и существуют только в сознании познающего субъекта. Их последовательности могут быть как параллельными и синхронными, так и нет.

Существования процессов не имеют иных физических точек отсчета, кроме собственных начал. Следовательно, нет и единой для всех процессов точки отсчета. За нее принято только начало существования Вселенной в теории «Большого взрыва».

При этом современная Вселенная – это система процессов, которые взаимодействуют локально – на дистанциях действия сил, влияющих на них только за конечное время. Отсюда, последовательности процессов имеют физическое причинно-следственное значение лишь в локальных физических системах.

Только разумные существа способны хранить в памяти и извлекать из нее целостные образы текущих и завершившихся процессов, их непространственных отношений, а также прогнозировать события. Именно поэтому человечество выработало абсолютную всеобщую и относительные частные системы непространственных координат. Точками их отсчета являются как действительные физические события, так и абстрактные – завершенные и вероятные.

Начала и окончания имеют положения двух видов: взаимное и по отношению ко всем текущим и мыслимым процессам. В первом случае возникают относительные частные отношения. Во втором – абсолютные всеобщие отношения. Совокупность всех непространственных отношений складывается в нашем сознании в их систему.

Положения начал и окончаний фиксируются как непосредственно – физиологически, так и опосредованно – инструментально. Первый способ – это рациональное сопоставление положений, определяемых только с помощью органов чувств. Второй – применение измерительных инструментов и аналитической методики на основе системы непространственных координат.

Для измерения величины процесса его начало и окончание проецируются на условную координатную ось «времени». Они получают условные числовые значения – координаты. Разность их величин и является величиной их взаимной непространственной удаленности – условной длительностью.

§5. Физические причины однонаправленности процессов.

Неразрывные совокупности генетически (причинно-следственно) связанных актов и пауз создают строго однонаправленные, а потому ненарушаемые, последовательности – интегральные процессы. [13] Этот порядок обусловлен фундаментальной физической причиной – асимметрией причинно-следственных отношений, их однонаправленностью: невозможностью инверсии порядка возникновения причины и ее следствия. [14]

Фронт и тыл волны всегда следуют в одном направлении с одной скоростью с неизменным интервалом – λ. Это значит, что тыл волны не может обогнать ее фронт. Следовательно, между ними возникает прямая, жесткая и неразрывная физическая связь, действующая вдоль направления их общего движения. В связи с этим она является однонаправленной и в физическом смысле, и в гносеологическом – причинно-следственном.

Так же не нарушается и порядок следования волн, поочередно испускаемых одним источником. Такой же порядок действует и в отношении всех источников энергии и ее потоков, формирующих все производные процессы во Вселенной. Однако при непонимании физических причин однонаправленности она принимается за свойство времени, являющегося абстракцией и, следовательно, неспособного иметь физические свойства.