<<< В.И.ВЕРНАДСКИЙ
ПРОБЛЕМА ВРЕМЕНИ,
ПРОСТРАНСТВА И СИММЕТРИИ
1920-1942
ВРЕМЯ
1
1. Одной из самых важных и самых плодотворных идей новой физики, основанной на теории относительности, является признание, что время и пространство неразрывно связаны между cобой и неразделимы в природных явлениях.
В сущности это старые идеи в новой оболочке — те идеи, которые всегда во всяком изучении природного явления в своей научной работе скрыто принимал и принимает натуралист. Принимал [их] и Аристотель, принимал и Дарвин, принимает и сейчас всякий научный наблюдатель природного процесса [1].
В этом главное значение — критического характера — эйнштейновского мировоззрения, отодвинувшего из научного мировоззрения фикцию безвременного — мгновенного — действия всемирного тяготения.
Это представление сохранилось бы, даже если бы теория относительности и не вошла в научное понимание мира. И анализ его может быть делаем вне всякой связи с теорией относительности, ибо возможны теории мира без мгновенного действия на расстоянии всемирного тяготения.
2. Как бы то ни было, сейчас эти идеи в физике связаны с теорией относительности. Но в пределах рассматриваемых мной проблем мы можем оставить её вне нашего внимания.
Когда мы обращаемся к анализу понятия о времени и берём наше миропонимание в его аспекте, бросается в глаза чрезвычайно характерная черта, связанная с тем, может или не может явление идти во времени одинаково легко вперёд и назад, т.е. является ли процесс обратимым или необратимым.
3. Наше обычное физическое представление, не меняющееся в этом отношении, как обычно принимают, может быть ошибочно. С введением в него идей об относительности движения оно даёт сложную картину мира.
Процесс, связанный с характером энергии, приводит к необратимому процессу — к энтропии, но почти все остальные физико-химические и астрономические явления вполне обратимы. Всё ньютоновское представление о структуре мира всецело основано на обратимости всех физико-химических процессов.
В сущности можно сказать, что утверждение механистов, что все жизненные явления сводятся к физико-химическим процессам, научно выраженным в моделях старой физики, равноценна тому, что необратимость жизненных явлений кажущаяся, и в конце концов они должны быть без остатка разложены на обратимые процессы.
Огромную брешь в это миропредставление вносит новая физика, допускающая необратимые процессы помимо явлений энтропии.
4. Энтропия мира обычно ставится как бы отдельно от остальных физических явлений, и из необратимости отвечающего ей процесса не делается неизбежных логических выводов.
Но другое выражение энтропии мира, её неизменного увеличения с ходом времени — принцип Карно — указывает, что ни в каком природном явлении — в известной нам области физических явлений — никогда не будет идти процесс от низшей температуры в высшую температуру без затраты для этого посторонней энергии, связанной неизбежно при этом с превращением части этой энергии в тепловое состояние с низшей, чем данная, температурой. В результате в замкнутом мировом пространстве постоянно и неуклонно с ходом времени, т.е. с существованием мира — проявлением его физических процессов, — уменьшается количество энергии, способной производить работу, и увеличивается количество отработанной энергии, не могущей быть никаким нам известным путём на работу направленной [2].
5. Можно применить к этим представлениям понятие симметрии времени, в неё входящего. Время геометрически выражается в виде вектора — некоторого направления, причём можно различать два случая, резко друг от друга отличающихся: 1) вектор времени полярный, в случае необратимого процесса, когда направление АВ не равно ВА; процесс идёт в направлении АВ и не идёт в направлении ВА
A —> B
и 2) вектор времени обычный, в случае обратимого процесса, когда процесс одинаково может идти и по направлению АВ, и по направлению ВА.
Физики говорят иногда об асимметричности времени для времени с полярными векторами. Это, конечно, неправильно с точки зрения учения о симметрии. Оба типа векторов обладают симметрией, но полярный вектор не обладает центром симметрии, а обычный им обладает.
6. Таким образом, наше обычное представление о мире указывает, что в мире есть диссимметрия, проявляющаяся в существовании в нём энтропии. Энтропия указывает, что в пределах и построениях современного учения об энергии в общем результате доступного нашему изучению комплекса физико-химических процессов можно сказать, что в пределах нашего геологического и даже космического времени характер энергии мира меняется всегда и неизменно в одну и ту же сторону — увеличения тепловой энергии, не могущей больше производить в мире работу.
7. Из учения о симметрии ясно, что достаточно хотя бы одного явления, которое бы доказывало существование полярных векторов для того, чтобы признать их существование в той среде, в которой они найдены. Ибо полярность векторов может проявляться далеко не во всех явлениях одинаково. Могут быть явления, которые недостаточно чувствительны для того, чтобы открыть в данной среде отсутствие центра симметрии и давать иллюзию обычного вектора вместо полярного.
Это — общее принципиальное положение, лежащее в основе всего учения о симметрии.
8. Из этого основного положения [о] неразделимости времени и пространства в природных процессах неизбежно следует, что полярные векторы должны существовать не только в строении времени, но и в строении пространства. Сейчас, как мы видели, в физике принимают пространство геометрическое, которое не охвачено точным определением cимметрии. Обычно геометрическое пространство обладает обычными векторами, т.е. для него принимают скрыто — и бессознательно — по крайней мере центр симметрии.
Пространство-время с центром симметрии есть то ходячее представление, которое господствует сейчас в нашем мышлении.
9. В действительности из понятия энтропии мира неизбежно следует, что центр симметрии не может быть в пространстве-времени физика. А в то же самое время существование диссимметрии в живом веществе указывает, что полярные векторы должны быть энантиоморфными.
Отсюда следует, что однородное пространство-время, взятое в своём наиболее глубоком выявлении, не может обладать обычными векторами. Его векторы должны быть энантиоморфными, т.е. его симметрия должна отвечать наиболее общему строению однородных тел — без элементов симметрии, — т.е. относиться к гемиэдрии триклинической системы, т.е. допускающему все возможные проявления симметрии [3].
2
10. Возвращаясь к живому веществу, мы будем основываться на том, что в нём — в его проявлениях вообще — время и пространство неразделимы.
В связи с этим, изучая явления жизни, идущие в пространстве определённого строения, необходимо допустить, что и время в процессах жизни не может иметь строение, противоречащее пространству, с которым оно неразрывно связано.
Пространство, в котором идут жизненные явления, т.е. [существуют] живые организмы и проявления их совокупностей, является энантиоморфным пространством, т.е. [его] векторы полярны и энантиоморфны.
Без этого не могло быть диссимметрни.
Следовательно, по существу в геометрическом выражении времени, в котором происходят жизненные явления, все его векторы должны быть: 1) полярные и 2) энантиоморфные.
11. Полярность времени в биологических явлениях бросается в глаза и резко выражается в том, что эти процессы не обратимы, т.е. во времени процесс может идти — идёт — от состояния А в состояние В, но не идёт обратно от В к А, т.е. геометрически в данной линии АВ векторы АВ и ВА различны [4].
Видеть энантиоморфность векторов времени мы не умеем. Из числа представляющихся возможностей можно отметить две: 1) энантиоморфность — resp. диссимметрия — не может проявиться во времени, подобно тому как векториальная структура вещества правильной системы, голоэдрии, не может быть замечена изучением оптических явлений, или 2) энантиоморфность времени выражается в том, что в процессе, идущем во времени, закономерным образом проявляется, через определённые промежутки времени, диссимметрия.
3
12. Оставляя пока в стороне решение этого вопроса или же попытки иначе выяснить присутствие диссимметрии во времени обратимся к фактическим свойствам времени, поскольку это время проявляется в жизненных явлениях.
Время, связанное с жизненными явлениями, вернее с отвечающим живым организмам пространством, обладающим диссимметрией, я буду во всём дальнейшем изложении называть биологическим временем.
Очевидно, свойства и проявления такого времени, связанного с пространством, резко отличны от всего остального пространства нашей планеты, могут отличаться от другого времени. Решить этот вопрос можно только эмпирическим изучением времени.
13. Такое изучение показывает что биологическое время равно по длительности геологическому, так как на всём протяжении геологической истории мы имеем дело с жизнью. С альгонгкской эпохи [5] это совершенно несомненно; раньше [т.е. для более раннего периода. — Ред.] мы имеем косвенные доказательства, которые мне кажутся неопровержимыми.
Таким образом, биологическое время охватывает время порядка n·109 лет, причём n = 1,5-3.
Начала жизни, т.е. начала биологического времени, мы не знаем и нигде указаний на его существование не видим [6]. Нет указаний и на конец биологического времени. Это биологическое время проявлялось в одной и той же среде, так как всё живое происходило от живого же, без перерыва.
14. Можно убедиться, что везде на всём протяжении выдерживался тот же характер хода биологического времени: необратимый процесс, т.е. время, геометрически отнесённое к пространству, обладало полярными векторами.
На это указывает единый процесс эволюции видов, неуклонно идущий всё время в одном и том же направлении. Он идёт с разной скоростью для разных видов, с остановками, но в общем картина живой природы постоянно меняется, не останавливаясь и не возвращаясь назад. Характерно для некоторых видов их вымирание, т.е. резко выраженный полярный характер векторов времени.
15. Вопрос о существовании определённого предела существования во времени для растительных и животных видов поднимался не раз, но, по-видимому, в общей форме он должен быть решён отрицательно, так как есть виды, которые неизменно существуют без существенных морфологических изменений в течение сотен миллионов лет.
16. Самое характерное явление в смысле времени в живом веществе является не существование неделимых, а существование поколений. Их я возьму за исходное при изучении биологического времени.
Поколения генетически сменялись, постоянно меняясь в своих морфологических признаках, причём это изменение или совершалось скачками через большие промежутки времени, или, наоборот, накапливалось от поколения к поколению незаметно, становясь видным только через большие числа поколений.
Об этом идёт спор, и возможно, что оба процесса имеют место в разных случаях. Но важно, что в том и в другом случае наблюдается необратимый процесс, идущий с ходом времени.
4
17. Прежде чем идти дальше, необходимо отметить коренное различие, наблюдаемое в среде, в которой находится жизнь. Едва ли можно сомневаться, что это различие, очень мало возбуждающее внимание, имеет первостепенное значение в биологии и коренным образом отражается в истории жизни.
В новой физике наблюдается резкое отличие между миром микроскопических и миром больших объектов.
Правду сказать, это отличие проводилось и в ньютониановской физике.
Там отличались две физические среды — среда молекулярного притяжения и среда всемирного притяжения. Резко и бесповоротно переставали действовать силы всемирного притяжения на расстояниях, меньших 10-3 см. Можно сказать, что этот огромный мир [малых величин. — Ред.], в пределах сейчас экспериментально доступных от 10-3 см до 10-13 см, ни в чём не похож на тот мир, в котором проявляются законы, открытые Ньютоном. Эти законы сейчас захватывают пространства, несравненно большие по порядкам — от 10-2 до 1029 см.
18. Новая физика не только не сгладила этого различия, но ещё более его углубила. Оно выступило здесь в таких размерах и в таком качественном облике, который действительно показал нам, что мы имеем здесь два разных мира. В то самое время, как в старом мире всемирного тяготения действуют статистические законы, законы комплексов, царят механические законы движений, которые могут быть предвычислены, когда в них проявляется энтропия Вселенной, — в молекулярном мире порядка меньше 10-3 см этих законов нет и следа [7].
Здесь выступают на видное место индивидуальные явления, которые мы наблюдаем в живых организмах. Возможно, что здесь не действует тот подлежащий вполне точному количественному [учёту] закон причинности, на котором построено всё ньютониановское мировоззрение.
19. Нахождение жизни в этих двух столь противоположных мирах является чрезвычайно важным её признаком, особенно потому, что та и другая жизнь неотделимы друг от друга и генетически тесно между собой связаны.
Великий и смелый учёный Пастер сознавал ... [На этом рукопись обрывается. — Ред.]
1930-1931 гг.
