Причина времени - Аксенов Геннадий Петрович. Страница 13

Маленький шаг Галилея заключался в формализации использования времени. Он свел его к очень простому, зато не имеющему исключений правилу. Формализация, как известно, начинается с некоторых совершенно точных, не допускающих исключений положений, аксиом или постулатов. А уже из них должны следовать с неизбежной, абсолютной закономерностью по логическому умозаключению теоремы, универсальные правила Вот эти аксиомы:

“I. Расстояние, проходимое при одном и том же равномерном движении в более продолжительное время – больше, нежели в менее продолжительное время.

II Время, соответствующее при равном движении большему расстоянию, больше, нежели соответствующее меньшему расстоянию.

III При большей скорости движения в равные промежутки времени проходятся больше расстояния, нежели при меньшей.

IV. Скорость, при которой за определенное время проходится большее расстояние, больше той, при которой за то же время проходится меньшее расстояние” (Галилей, 1934, с. 283).

Из этих предельно формализованных аксиом следовала центральная теорема: “Движением равномерным или единообразным я называю такое, при котором расстояния, проходимые движущимся телом в любые равные промежутки времени, равны между собой” (Галилей, 1934, с. 282). Как писал Галилей, он “всего лишь” прибавил к уже существовавшему до него в науке понятию о равных промежутках времени слова “любые равные промежутки”, что и стало самым последним и решающим шагом. Галилей сформулировал свою теорему не только словесно, но и представил ее графически. Он изобразил и сопоставил между собой две прямые, одна из которых символизировала расстояние “S”, другая время – “t”. Разделив их на равные отрезки, он получил возможность сравнивать или выражать одинаковые отрезки одной через посредство отрезков другой. Для равномерного движения тело в любые равные отрезки времени проходит равные отрезки расстояния, для ускоренного движения в равные отрезки времени оно пробегало равно прирастающие отрезки расстояния.

Движение оказалось теперь уловлено. С помощью своей теоремы Галилей получил возможность выражать неизвестное через известное посредством теперь таких привычных нам формул, связывающих три величины: две простые – расстояния, пройденного телом и времени, затраченного на преодоление пути, а также одной сложной величины – скорости, т.е. отношения расстояния к единице времени. Теперь если одна величина была неизвестна, а две другие известны, появилась возможность ее вычислить по простым зависимостям, вытекавшим из аксиом. Благодаря им созданы основы динамики и научная мысль буквально хлынула в область перемещения тел – большей части внешнего видимого мира, где движение повсеместно и абсолютно, а покой и равновесие весьма относительны.

Правда, на мой взгляд, в данной теореме заключено одно, как бы само собой разумеющееся, допущение. Оно заключено в равенстве двух соседних моментов времени между собой. Между двумя ударами пульса должно содержаться, протекать равное количество длительности. Только тогда все формулы будут истинными, им можно доверять. И потому Галилей сам конструирует водяные часы, стремится к точности их хода, а это и означает равномерность, то есть что два геометрически равных между собой промежутка времени на самом деле равны между собой. Для Галилея здесь нет проблемы, если сконструированные им часы идут хорошо. То, что это никоим образом нельзя было реферировать, что положение принято интуитивно, оказалось для того уровня знаний достаточно.

Дело в том, что Галилей, как уже говорилось, вообще не обсуждает природу времени. Галилей – теоретик новой генерации, в сегодняшнем узком понимании этого слова. На месте законов природы, что явилось главным продуктом следующего этапа механики, у него пока правило, универсальный алгоритм измерения, пригодный для вполне конкретных, местных, хотя и типичных случаев. И потому для него нет вопроса, почему время идет? Галилей пользуется различными часами для своих механических опытов: водными или пульсом руки и о природе времени не рассуждает. У него нет, пропало самое важное качество времени – его всеобщность. Все ли, везде, всегда ли моменты времени одинаковы? Наука не должна отвечать интуитивно на этот вопрос, она враг очевидности, из преодоления очевидностей и растет. Одновременны ли моменты времени на Земле и на Луне, которая движется на ночном небе? В разных концах города? В разные времена года?

Механика Галилея на этот вопрос не отвечала, сведя время к “общепонятному”. Она даже не ставила этот вопрос, его поставил Ньютон, создавший всеобщие, вселенские законы, но не местные как у Галилея. Галилеевские линии были пригодны всегда и везде, но каждый раз они брали время движения самого предмета, каждая зеноновская стрела летела у него отдельно от всех остальных.

Таким образом, успехи динамики дались не бесплатно. Она упростила время, взяв от него только одно временное свойство – продолжительность явления, причем явления местного, каждый раз даваемого в опыте движения тел. Линию “S”, символизировавшую расстояние или путь, можно выразить только через пространственное протяжение и потому в рамках геометрической “двухлинейной” модели Галилея нам известен только вектор направления движения тела, но линия “t”, символизирующая время, вектора не имеет, у нее нет признака направленности. Две линии – это модель, изображение движения во времени. Насколько они реальны – неизвестно. Из какой-то всеобщей, везде и всюду текущей длительности берется кусок и с его помощью измеряется движение данного тела. Поэтому из всех перечисленных во “Введении” свойств времени взято только одно свойство – длиться, свойство длительности. Пропала направленность, то есть свойство упорядоченности, последовательности прошлого, настоящего и будущего. В модели если и есть отношение “раньше – позже”, то это не качество, а количество: насколько раньше, насколько позже. Количественная определенность привела даже к тому, что время стало в модели накапливаться, считаться для удобства складывающимся, хотя на самом деле время не накапливается, а проходит. Иначе говоря, исчезла бренность, зато появилась сплошная линия длительности. Точка настоящего вытянулась в измеримую бесконечную линию, чего в действительности нет.

Вместе с направлением исчезла и необратимость. Время стало количественным явлением, то есть его стало возможным не только складывать, но и вычитать.

Следовательно, прошлое и будущее в зависимости от потребностей данной локальной задачи могли меняться местами. Что происходило с телом в прошлом, что будет происходить в будущем? – простую механическую информацию о его более ранних или более поздних перемещениях легко можно было раскрутить в любую сторону. Иначе говоря, ничего особенного с телом не происходило, оно или двигалось или покоилось, двигалось или с такой же, или с иной скоростью и потому вполне поддавалось этой “раскрутке”. И сегодня и тысячи лет назад тело двигалось по тому же строгому неизменному правилу. И потому рядом с “t” появился как бы, а вскоре появится и в самом деле так смущающий умы знак минуса, что для обыденной жизни является полным абсурдом. Время не может течь обратно, но только в одном направлении – из прошлого в будущее.

Таким образом, вместе с успехом механики по улавливанию движения время упростилось до одного своего качества – длиться. И символ “t” на самом деле не есть время, несмотря на привычное название, а только длительность. Конечно, их можно в обыденной речи отождествить, потому что время характеризуется прежде всего длительностью, но для строгих рассуждений следует разделять. Вместе с пропажей направления в механике исчезло и такое свойство времени, как необратимость, как становление и другие стороны, но это не недостаток механики, а ее достоинство. Для оперирования с временем, как говорилось выше, нужны строгость и простота и они достигнуты. Что было с Луной в прошлом? Столько-то лет назад происходили такие-то и такие-то затмения. То есть достаточно предположить, что ее орбита в течение лет не менялась, как можно рассчитать последовательность происходивших с Луной событий на любой срок вперед и назад. Разве это не замечательно!