О времени

С категорией «время» не все так просто, как может показаться неискушенному человеку. Начиная с глубокой древности, наше обыденное представление о времени, то есть его понимание на уровне здравого смысла, основывается на семи аксиомах: абсолютности, единственности, инвариантности, неразрывности, гомогенности, необратимости и бесструктурности.

Согласно аксиоме абсолютности все сущее, так или иначе, связано со временем, а само время ни с чем не связано и, как говорят философы, представляет собой форму бытия материальных объектов. Другими словами, не может быть такого положения, чтобы время отсутствовало: все, что приходит, то и уходит, не преходящи только пространство и время.

В соответствии с аксиомой единственности считается, что в мире существует одна ось времени, и все объекты, независимо от их природы, живут в этом едином времени.

Аксиомой инвариантности отражается тот повсеместно наблюдаемый факт, что ход времени не зависит от состояния объектов. Время инвариантно по отношению к совершающимся событиям, происходящим явлениям и протекающим процессам. Ньютон по этому поводу писал: «Абсолютное, настоящее, математическое время само по себе и своей природе течет безотносительно всему окружающему». Прибавив к равномерно текущему абсолютному времени неподвижное абсолютное пространство, Ньютон придал им, по сути дела, свойства атрибутов Бога.

Аксиома неразрывности постулирует отсутствие на оси времени точек разрыва. Любой сколь угодно малый временной интервал может быть разбит на еще более малые интервалы, а эти интервалы — на еще меньшие, и так до бесконечности.

Согласно аксиоме гомогенности считается, что время «течет» равномерно, не замедляясь и не ускоряясь. Поэтому временная ось разбивается на строго одинаковые отрезки (единицы времени), привязанные к каким-либо регулярно повторяющимся событиям. Например, к колебаниям маятника, обращениям Земли вокруг своей оси или вокруг Солнца и т.п.

Аксиома необратимости утверждает, что ось времени представляет собой вектор, направленный от прошлого к настоящему и в будущее. Возврат в прошлое — невозможен, время не «течет» вспять. Образно говоря, колесо истории крутится в одну сторону.

Аксиома бесструктурности постулирует, что время не расчленяется на части и не составляется из каких-либо частей.

Собственно, эти аксиомы и есть те столпы, на которых зиждется наше восприятие и понимание времени. Сами того не замечая, мы, опираясь на перечисленные аксиомы, абсолютизируем представление о времени, превращая его в нашем сознании в нечто безусловное, безотносительное и неограниченное. Для большинства из нас время — это Абсолют, спущенный свыше и неподлежащий изменению ни при каких обстоятельствах. Вместе с тем, нетрудно заметить характерную особенность перечисленных аксиом — их субъективность в том смысле, что все они «привязаны» к одной системе — человеку, и в обобщенном виде отражают нашу человеческую точку зрения на окружающую действительность. В самом деле, согласно перечисленным аксиомам характеристики времени эмпирически установлены так, чтобы человеку как системе было удобно существовать в мире подобных ему объектов и реализовывать в нем свои функции. Иными словами, принятая временная аксиоматика является договорной. Она справедлива постольку, поскольку соответствует чувственным ощущениям человека и отвечает его коммуникационным и иным потребностям. Стоит изменить точку отсчета и привязать время к какой-либо другой системе, например к атому вещества, как большая часть человеческих аксиом времени утратит свой смысл, а другая часть не будет соответствовать реалиям.

Представим себе шаг времени длительностью 0,8 10-16 секунды, соответствующий процессам, происходящим в атоме вещества. Для нас его просто не существует, потому что за столь короткий промежуток времени в нашей жизни ровным счетом ничего не происходит. А вот для π-мезона — одной их элементарных частиц — это огромный временной промежуток, равный всей ее жизни. Чтобы войти во временной «мир» этой частицы, нам потребуются часы с градацией циферблата на порядок меньше чем один миллиметр на 0,8 10-16 секунды. Они будут иметь столь огромные размеры, что движение стрелок по такому циферблату мы не обнаружим. Очевидно, что время не имеет для нас никакого практического смысла.

Кстати, время не нуждается в числовом (количественном) выражении. Ведь жили же наши далекие предки без часов, измеряя время качественными понятиями: после захода Солнца, с утра, сегодня, вчера и т.д. Да и сегодня в своей обыденной жизни мы, наряду с числовой шкалой времени, нередко пользуемся этими им подобными понятиями.

Существенная трансформация времени произойдет, если предположить, что у человека появится чувство кривизны пространства, то есть он будет видеть постоянные деформации обычного трехмерного пространства в результате изменения скорости движущихся в нем объектов, и эти деформации будут для него существенными. В этом случае, как показано в специальной теории относительности, время ускоряется или замедляется в зависимости от скорости движения объекта. Иллюстрацией тому служит известный парадокс близнецов, который обычно приводят для пояснения положений теории относительности.

Следует ли из сказанного, что принятая временная аксиоматика не есть истина в последней инстанции, а для каждой системы (или для каждого класса систем) существует своя аксиоматика времени, а значит, и свое время?

Изучая различные явления, ученые всегда интуитивно предугадывали, что многим системам живой и неживой природы присуще какое-то свое внутреннее время, в котором наблюдается нарушение общепринятой временной аксиоматики. Это время, с одной стороны, связано с частотой событий, происходящих в системе и вокруг нее, а с другой — само влияет на развитие событий.

Первоначально понятие внутреннего времени, по-видимому, было введено в биологии (биологическое время). Так, французский врач-биолог Леконт дю Нуйи в 1936 году развил концепцию биологического времени, связанного с интенсивностью размножения клеток. «Биологическое время — это основное явление при строительстве живой материи», — писал он. Нуйи связывал биологическое время с влиянием возраста организма на скорость его биологического роста и на период залечивания ран. Он пришел к выводу, что биологическое время не гомогенно, а подчиняется аллометрическому закону (от греч. állos — другой + metron — мера): чем больше возраст организма, тем быстрее «течет» его внутреннее время. Другими словами, с возрастом ускоряется биологическое время — один год, равный одной пятой возраста пятилетнего ребенка, проживается в 10 раз дольше одного года, равного одной пятидесятой возраста 50-летнего человека.

Аналогично этому, Бакман вводит биологическое время как логарифмическую функцию астрономического времени. Согласно этому закону биологическое время больше всего растягивается в начале жизни организма, когда в нем происходит больше всего изменений.

Последующие исследования показали, что биологическое время действительно существует как реальность, связанная не столько с астрономическим временем, сколько с биологическими ритмами, свойственными всем живым организмам (в том числе и человеку). Биологические ритмы присутствуют в каждой живой клетке, запуская в соответствии с заложенной генетической программой всю сложную совокупность жизненных процессов. Временные циклы отдельных клеток слагается в синхронизированные временные циклы отдельных человеческих органов, а те в свою очередь объединяются уже на уровне биоритмов организма в целом.

Таким образом, биологическое время имеет многоуровневую основу. Кроме того, оно не подчиняется какому-либо определенному закону, а формируется индивидуально в результате «сложения» частных биоритмов компонентов организма (молекул, клеток, органов) и зависит от характера их информационного взаимодействия со средой. Внутренние биологические циклы свойственны не только отдельным организмам, но и их популяциям, а также биосфере в целом.

В научно-исследовательскую практику понятие внутреннего времени вошло естественным образом при создании имитационных математических моделей крупномасштабных процессов иерархического типа (например, войсковых операций). В этих моделях для адекватного отображения изучаемых процессов приходится менять временной шаг моделирования: чем выше иерархический уровень моделируемого объекта, тем большим должен выбираться шаг моделирования и, наоборот, с понижением уровня иерархии необходимо сокращать временной шаг модели. При этом разница в размере шага может составлять несколько порядков (от долей секунды для радиоэлектронных процессов до нескольких суток для боевых операций, связанных с пространственным перемещением войск), что практически исключает использование в модели единого временного шага, например, минимального. Следовательно, мы имеем дело уже не с единой, а с иерархической временной осью, в которой время приобретает черты структурности.

Еще более существенная трансформация взглядов на временную аксиоматику произошла в связи с попытками построения математических моделей, имитирующих самоорганизующиеся процессы. Как показал Илья Пригожин в своих работах по нелинейной термодинамике, адекватно имитировать такие процессы возможно только в том случае, если предположить, что шаг моделирования зависит от структуры математического описания процесса, а сама математическая структура зависит от шага моделирования. При этом речь идет не только об абсолютной величине шага моделирования, но и о его положении относительно начальной точки моделирования. Это свидетельствует о том, что в самоорганизующихся системах время не только теряет гомогенность и инвариантность, но приобретает новое качество — становится оператором преобразования будущего стояния системы и ее текущее состояние. В упрощенном виде действие время-оператора можно проиллюстрировать ситуацией, когда мы ожидаем зарплату. Как известно, зарплата-будущее, не влияя на ход астрономического времени, невообразимо «растягивает» наше внутреннее время. Нам кажется, что оно течет с черепашьей скоростью, и мы начинаем предпринимать меры, направленные на то, чтобы каким-либо образом дожить до вожделенного дня. Прав был Гюйо, когда утверждал: «Будущее есть то, к чему мы идем, а не то, что идет к нам».

Каким образом можно измерять внутреннее время, и нужны ли для этого какие-то специальные устройства?

Также как и астрономическое, внутреннее время можно измерять по обычным наручным часам или с помощью любого другого динамического устройства, функционирующего с определенной периодичностью. Суть дела не в измерительных приборах, а в том, что внутреннее время имеет совершенно иные свойства, нежели привычное для нас астрономическое время: оно может замедляться, ускоряться и двигаться в обратном направлении. Поясним сказанное на примерах.

Многие могут вспомнить, как замедляется время в фазе короткого сна, когда можно прожить в сновидении целую жизнь, а потом, проснувшись, удивиться — прошло всего несколько минут.

Интересные наблюдения за внутренним временем мы находим у Флоренского. В частности, в работе «Иконостас» он проанализировал движение времени в период человеческого сна и пришел к выводу, что время во сне движется в обратную сторону: от развязки к завязке сна. И только после пробуждения, если человек не забывает сновидение, оно выстраивается в привычном для нас порядке.

Можно вспомнить общеизвестные факты замедления времени в стрессовых ситуациях или перед возможностью смерти, когда за несколько секунд в сознании проносятся все события прожитой жизни, когда солдаты могут видеть взрыв гранаты в замедленном времени, замечая полет осколков.

Можно продолжить логическую цепочку и представить, что если бесконечно увеличивать скорость осознаваемых событий, то можно останавливать внутреннее время, и, наоборот, уменьшая интенсивность событий, можно растянуть внутреннее время до бесконечности. Парадокс в том, что мы знаем, что часы тикают независимо от того, что мы делаем и в каком находимся состоянии: ускорить или замедлить ход внешних часов невозможно. Поэтому точкой отсчета люди и выбрали внешние часы. Если же точкой отсчета сделать самого себя, свои внутренние часы, то оказывается замедление или ускорение внутреннего времени в течение собственной жизни мы наблюдали многократно.

Получается, что в современной науке время лишается ареола формы бытия материальных объектов (атрибута Бога), и рассматривается как естественная характеристика различных систем от микро до мезо уровня.

Вы правы. Современная наука поколебала принятую временную аксиоматику. В результате время стало восприниматься не как некий Абсолют, а как одна из характеристик систем, несущая в себе тройственный смысл.

Во-первых, время — это координатор, обеспечивающий за счет введения единой событийной метрики согласованное функционирование систем в масштабе надсистемы. Это — привычное для нас договорное, астрономическое время.

Во-вторых, время выступает физическим параметром, отражающим частоты происходящих в системе событий, их взаимную корреляцию и изменения под давлением внешних и внутренних обстоятельств. Такое, персонифицированное для каждой системы время, — это внутреннее время-параметр, согласовывающее работу ее компонентов.

В третьих, время рассматривается как оператор преобразования, образно говоря, как некое устройство в составе системы, воспринимающее сигналы из будущего и преобразующее их в управляющие воздействия, изменяющие текущее состояние системы. Это — внутреннее время-оператор, играющее важную роль в понимании механизмов самоорганизации систем.

Следовательно, когда мы говорим о времени, необходимо всякий раз уточнять, в каком из указанных выше смыслов мы употребляем это понятие. Если речь идет об астрономическом времени, то для него справедлива та временная аксиоматика, о которой говорилось выше. В том случае, когда мы имеем в виду внутреннее время, то для него характерна иная аксиоматика, а именно: относительности, множественности, зависимости, разрывности, гетерогенности, обратимости и структурности.

Что происходит с внутренним временем, когда система разрушается и погибает?

Когда система погибает, ее внутреннее время сжимается до точки, в которой плотность событий бесконечно мала, а следовательно, нет ни прошлого, ни настоящего, ни будущего. Нет системы — нет и внутреннего времени. Интересно, что об этом писал еще Аристотель в своем известном сочинение «Физика»: «Без души не может существовать время».

Какое научное или практическое значение имеет такая «экзотическая» точка зрения на категорию «время»?

Модификация временной аксиоматики и, прежде всего, введение внутреннего времени открывает дорогу для более адекватного моделирования изучаемых систем и процессов, а следовательно, и к более глубокому познанию себя и окружающего нас мира. Уже сегодня такое понимание времени совсем не экзотика, а обычное явление при математическом моделировании социальных, биологических и других процессов, где существенную роль играет самоорганизация и конфликтность. Как я уже говорил, значительный вклад в развитие такой концепции внес наш соотечественник Илья Пригожин.

В 1966 году в США по инициативе известного ученого Джулиуса Томаса Фрейзера была проведена международная конференция «Междисциплинарные перспективы времени». Затем возникло «Международное общество по изучению времени». Материалы конференций, регулярно проводимых обществом в различных странах, отражаются в периодическом сводном издании «Изучение времени». Вряд ли нужно объяснять, что данная инициатива представляет собой серьезный шаг на пути познания феноменологии времени в интересах решения утилитарных проблем человечества.