ГЛАВА 10. ПРОСТРАНСТВО-ВРЕМЯ И ПРИЧИННОСТЬ.
.ГЛАВА 10. ПРОСТРАНСТВО-ВРЕМЯ И ПРИЧИННОСТЬ.
Физические события упорядочиваются физикой в четырехмерное многообразие, называемое пространством-временем. Это многообразие является усовершенствованием старого многообразия "вещей", упорядоченного в различные пространственные структуры, изменяющиеся во времени; а это в свою очередь было усовершенствованием того многообразия, которое получалось в результате предположения точного соответствия между восприятием и "вещами". Без сомнения, физика хотела бы забыть свою раннюю историю, которая, подобно истории многих установлений, не так уж много делает ей чести, как этого хотелось бы. Но, к несчастью, ее право на наше уважение в значительной мере опорочивается ее прежней связью с наивным реализмом; даже в ее наиболее утонченной форме она все еще является тем произведением, основное содержание которого дает наивный реализм.
Перцептуальное пространство является конструкцией обыденного здравого смысла, созданной из различных сырых материалов. Тут есть зрительные пространственные отношения: наверху-внизу, направо-налево, глубина на определенное расстояние (за пределами которого различия в глубине не воспринимаются). Тут имеются и различия в осязательных ощущениях, которые позволяют нам отличать прикосновение к одной части тела от прикосновения к другой. Тут есть и довольно неопределенная способность определения направления звука. Затем здесь имеются установленные в опыте корреляции, из которых самой важной является корреляция зрения и осязания; имеются, наконец, наблюдения движения и опыт движущихся частей нашего собственного тела.
Из таких сырых материалов (вышеприведенный перечень не претендует на полноту) обыденный здравый смысл конструирует единое пространство, содержащее воспринимаемые и невоспринимаемые объекты, причем воспринимаемые объекты отождествляются с объектами восприятия, согласно принципам наивного реализма. Невоспринимаемыми объектами для, обыденного здравого смысла являются, во-первых, объекты, которые мы воспринимали бы, если бы находились в соответствующем положении и обладали бы должным образом приспособленными органами чувств, во-вторых, объекты, воспринимаемые только другими, и объекты, находящиеся внутри Земли, которые никем не воспринимаются, а выводятся обыкновенным рассудком.
При переходе от мира обыденного здравого смысла к миру физики некоторые положения обыденного здравого смысла сохраняются, хотя и в измененной форме. Например, мы предполагаем, что мебель нашей комнаты продолжает существовать и тогда, когда мы не видим ее. Обыденный здравый смысл полагает, что то, что продолжает существовать, есть то самое, что мы видим, когда смотрим, а физика говорит, что то, что продолжает существовать, есть внешняя причина того, что мы видим, то есть обширное собрание атомов, подверженных частым квантовым превращениям. В ходе этих превращений они испускают энергию, которая при вступлении в контакт с человеческим телом оказывает на него различные воздействия, некоторые из которых называются "восприятиями". Две одновременные части одного зрительного восприятия находятся в определенном зрительном пространственном отношении, которое является компонентом целого восприятия; физические объекты, соответствующие этим частям моего целого восприятия, имеют отношение, грубо соответствующее этому зрительному пространственному отношению. Когда я говорю, что отношение "соответствует", я имею в виду, что оно является частью системы отношений, имеющей до некоторой степени ту же самую геометрию, которую имеют и элементы зрительного восприятия, и что расположение физических объектов в физическом пространстве имеет явное отношение к расположению объектов восприятия в пространстве восприятия.
Но это соответствие никоим образом не является точным. Сравним для упрощения нашей проблемы небесные тела, как они есть, с тем, как они проявляются. Если брать их в той форме, в какой они проявляются, то они не отличаются явно друг от друга по расстоянию от нас; они выглядят яркими точками или пятнами на небесной сфере. Это значит, что их положение в зрительном пространстве определяется только двумя координатами. Но затмения и затемнения скоро привели к взгляду, что на самом деле они находятся не на одинаковых расстояниях от Земли, хотя они находились не на одинаковых расстояниях от Земли еще задолго до того, как были признаны различия в расстоянии между неподвижными звездами. Для того чтобы установить положение небесного тела по отношению к нам, нам нужны три полярные координаты r, f, y. Было предположено, что f и y могут быть одними и теми же как для физической звезды, так и для воспринимаемой, а r должно быть вычислено; и действительно, вычисление r составляет очень значительную часть того, чем занимается астрономия. Допущение, что f и y одни и те же как в зрительном, так и в физическом пространстве, эквивалентно предположению, что свет распространяется прямолинейно. Со временем выяснилось, что это предположение не вполне правильно, но оно достаточно правильно для первого приближения.
Хотя f и y астрономического пространства и имеют приблизительно ту же числовую меру, что и f и y зрительного пространства, но они все же не тождественны с ними. Если бы они были тождественны, гипотеза о том, что свет распространяется не вполне прямолинейно, не имела бы смысла. Это иллюстрирует сразу и связь, и различие между зрительным пространством, видимым нами, когда мы смотрим на ночное небо, и астрономическим пространством, сконструированным астрономами. Связь между ними удерживается очень близкая, хотя лишь до известного пункта, за пределами которого от нее следует отказаться, если мы должны верить в сравнительно простые законы, управляющие реальными и видимыми движениями небесных тел.
Небольшие расстояния от нас не определяются тщательно разработанными методами, необходимыми в астрономии. Мы можем грубо "видеть" небольшие расстояния, хотя стереоскоп нас и обманывает в этом отношении. Мы думаем, что вещи, касающиеся нашего тела, находятся рядом с той его частью, которой они касаются. Когда вещи нас не касаются, мы иногда можем подвинуться так, чтобы прийти в контакт с ними; количество необходимого для этого движения приблизительно измеряет их первоначальное расстояние от нас. Мы имеем, таким образом, три обычных для обыденного здравого смысла способа определения расстояния до видимых объектов на поверхности земли. Научные приемы определения расстояния используют эти приемы как свою основу, но уточняют их с помощью физических законов, выводимых на их основе. Весь процесс основан на исправлениях и уточнениях. Если определения расстояний и величин, даваемые обыденным здравым смыслом, правильны в грубом приближении, тогда и некоторые физические законы правильны в грубом приближении. Если эти законы вполне правильны, то в определения обыденного здравого смысла должны быть внесены небольшие поправки. Если различные законы не вполне совместимы, то они должны быть приспособлены, пока несогласованность не исчезнет. Таким образом, наблюдение и теория взаимодействуют; то, что в научной физике называется наблюдением, обычно включает в себя значительный элемент теории.
Оставим теперь соображения, касающиеся стадий приближения к теоретической физике, и сравним обработанный физический мир с миром обыденного здравого смысла. Предположим, что я вижу лютик и колокольчик (дикий гиацинт); обыденный здравый смысл говорит, что лютик — желтый, а колокольчик — голубой. Физика же говорит, что электромагнитные волны, имеющие различную частоту, идут от солнца и достигают этих двух цветков; когда они достигают их, лютик рассеивает волны такой частоты, которые производят ощущение желтого цвета, а колокольчик рассеивает те, которые производят ощущение голубого цвета. Предполагается, что это различие в эффекте двух цветков происходит от какого-то различия в их структуре. Таким образом, хотя желтый и голубой цвета существуют только там, где есть глаз, различие между ними позволяет нам сделать вывод о различиях между физическими объектами в том направлении, в каком мы видим соответственно желтое и голубое в отдельности.
Обыденный здравый смысл конструирует единое пространство, содержащее "вещи", которые объединяют такие открываемые различными чувствами свойства, как горячее, твердое и яркое. Эти "вещи" помещаются обыденным здравым смыслом в трехмерном пространстве, в котором расстояние не может быть определено методами обыденного здравого смысла, если оно не очень мало, физика до недавнего времени сохраняла нечто вроде "вещей", но называла это "материей" и лишала ее всех свойств, кроме положения в пространстве. Положение части материи в пространстве грубо отождествлялось с положением соответствующей "вещи", не говоря уже о том, что расстояние, если оно было велико, должно было вычисляться довольно тщательно разработанными научными методами.
В этом собирании и выборе некоторых верований обыденного здравого смысла физика действовала и действует без определенных сформулированных принципов, но тем не менее по какому-то неосознанному плану, который мы должны попытаться раскрыть. Частью этого плана всегда является сохранение мира обыденного здравого смысла, насколько это только возможно без слишком тяжелых усложнений; другой частью этого плана является выдвижение таких неопровержимых предположений, которые ведут к признанию простых причинных законов. Эта последняя процедура скрыто содержится и в вере обыденного здравого смысла в "вещи": мы не верим, что видимый мир перестает существовать, когда мы закрываем наши глаза и считаем, что кошка существует, когда она украдкой ест сливки, так же как и тогда, когда мы наказываем ее за это. Все это — "вероятный" вывод: логически вполне можно предположить, что мир состоит только из моих восприятии, и вывод о существовании мира обыденного здравого смысла, как и мира физики, не доказателен. Но сейчас я не хочу выходить за пределы обыденного здравого смысла; я хочу только рассмотреть переход от обыденного здравого смысла к физике.
Современная физика отошла дальше от обыденного здравого смысла, чем физика XIX столетия. Она рассталась с материей, заменив ее последовательностью событий; она отвергла непрерывность в микроскопических явлениях; и она заменила статистическими средними значениями строго детерминистическую причинность, обусловливающую каждое индивидуальное событие. Но она все еще сохранила очень многое из того, источником чего является обыденный здравый смысл. В случае рассмотрения макроскопических явлений непрерывность и детерминизм еще сохраняют свое значение, а для многих целей все еще сохраняется и материя.
Мир физики по содержанию больше, чем мир восприятий, и в некоторых отношениях больше, чем мир обыденного здравого смысла. Но, превосходя их обоих по количеству своего содержания, мир физики уступает им в познанном качественном разнообразии. И обыденный здравый смысл, и физика дополняют восприятия предположением, что вещи не перестают существовать, когда их никто не воспринимает, и дальнейшим предположением, что никогда не воспринимавшиеся вещи часто могут быть результатом вывода. Физика дополняет мир обыденного здравого смысла теорией микроскопических явлений; то, что она утверждает об атомах и их истории, превосходит то, о чем позволяет себе делать выводы обыденный здравый смысл.
Имеются две особенно важные цепи событий: первая — цепь событий, составляющих историю данной части материи; вторая — цепь событий, связывающих объект с его восприятием. Например, Солнце имеет биографию, состоящую из всего того, что происходит в той части пространства-времени, которую оно занимает; об этой биографии можно сказать, что она есть Солнце. Но от него также исходит радиация, некоторая часть которой достигает глаз и мозга и является причиной такого события, которое называется "видением Солнца" Вообще говоря, первая группа событий состоит из квантовых переходов, вторая же — из лучистой энергии. Соответственно имеются две группы причинных законов, одна группа связывает события, принадлежащие к одной и той же части материи, а другая — части одного и того же излучения. Имеется также и третья группа законов, касающихся перехода от энергии атома к лучистой энергии, и наоборот.
Процесс восприятия, как мы знаем его путем самонаблюдения, кажется чем-то совершенно непохожим на события, которые рассматривает физика. Поэтому если существуют выводы от восприятий к физическим событиям или от физических событий к восприятиям, то должны быть законы этих выводов, которые с первого взгляда не являются физическими. Я склонен думать, что физика может быть интерпретирована, чтобы включить в себя и эти законы, но сейчас я не буду рассматривать эту возможность. Наша проблема, следовательно, сводится к следующему: признавая восприятия, как мы знаем их из опыта, и физические события, как о них говорит физика, какие мы знаем законы, которые связывают те и другие и тем самым позволяют делать выводы от одних к другим?
Ответ на этот вопрос очевиден и для обыденного здравого смысла. Мы видим, когда свет касается глаза, слышим, когда звук касается уха, осязаем, когда тело находится в контакте с чем-либо другим, и так далее. Эти законы не являются законами физики или физиологии, если физику не подвергать новой радикальной интерпретации. Они являются законами, устанавливающими физические антецеденты восприятия. Эти антецеденты отчасти находятся вне тела воспринимающего (за исключением случаев, когда он воспринимает что-либо происходящее в его собственном теле), отчасти в его органах чувств и нервах и отчасти в его мозгу. Расстройство в любом из этих антецедентов служит помехой для восприятия. Но если один из этих последних антецедентов бывает причинно обусловлен необычным способом, то и восприятие будет таким, каким оно было бы, если бы причинение было обычным, и воспринимающий в таком случае оказывается обманутым, например чем-либо видимым в зеркале или слышимым по радио, если он предварительно не освоился с зеркалами и радио.
Каждый отдельный вывод от восприятия к физическому объекту может поэтому быть ошибочным в том смысле, что он может служить причиной ожиданий, которые не сбываются. Он не будет обычно ошибочным в этом смысле, поскольку привычка делать такой вывод должна была образоваться на основе большого числа случаев, когда этот вывод подтверждался. Но здесь необходимо небольшое уточнение. С практической точки зрения вывод от восприятия подтверждается в том случае, если он возбуждает ожидания, которые сбываются. Это, однако, все остается в пределах восприятия. Из всего этого следует только то, что наши выводы, касающиеся физических объектов, согласуются с опытом, но могут быть и другие гипотезы, равно согласующиеся с опытом.
Подтверждение наших выводов от восприятия к физическим объектам зависит от согласованности всей системы в целом. Во-первых, от обычных восприятии мы приходим к элементарной физике; этого достаточно, чтобы выделить в отдельную категорию сновидения, миражи и так далее, которые противоречат элементарной физике. Затем мы принимаемся совершенствовать нашу элементарную физику так, чтобы она могла включать в себя необычные явления; имеется, например, очень хорошая физическая теория миражей. Идя таким путем, мы научаемся относиться к нашему материалу критически и образуем понятие "опытного наблюдателя". Во имя закона мы критически относимся к восприятиям и во имя восприятий критически относимся к законам; постепенно, по мере усовершенствования физики, устанавливается все более и более совершенная гармония между восприятием и законами.
Но когда я говорю, что мы начинаем критически относиться к восприятиям, я должен предостеречь от неправильного понимания. Восприятия, конечно, существуют, и та теория, которая пытается отрицать их, является ложной; но некоторые восприятия, причинно обусловленные необычным способом, ведут обыденный здравый смысл к ошибочным выводам. Мираж является хорошим примером этого. Если я вижу озеро, которое является только миражем, я вижу его так же хорошо, как если бы предметом моего видения было физическое озеро; я ошибаюсь не в отношении восприятия, а в отношении того, что оно значит. Восприятие заставляет меня думать, что если я пойду в определенном направлении, то я дойду до воды, которой я могу напиться, и в этом я ошибаюсь; но мое зрительное восприятие может быть совершенно таким же, каким оно было бы, если бы я видел действительную воду. Мои познания в физике, если они достаточны, должны объяснять не только то, что на самом деле воды нет, но также и то, почему мне кажется, что вода есть. Ошибочное восприятие ошибочно не в отношении самого восприятия, а в отношении его причинных коррелятов, антецедентов и консеквентов; часто ошибка коренится в анимальном выводе. Тот факт, что анимальные выводы могут быть ошибочными, является одним из оснований в пользу того, чтобы считать их выводами.
Отношение физических законов к опыту совсем не является простым. Вообще говоря, законы могут быть опровергнуты опытом, но не могут быть доказаны им. Это значит, что они утверждают больше, чем может удостоверить один только опыт. В случае миража, если я сначала поверил в реальность воды, а затем сообразил, что большое озеро не может высохнуть в течение нескольких часов, я могу обнаружить, что мираж привел меня к ложной вере. Но ложной верой может оказаться и вера в то, что озеро не может высохнуть так скоро. Вера в продолжение существования материальных объектов в течение интервала между двумя случаями, когда их наблюдают, является верой, которая с точки зрения логики не может быть доказана наблюдением. Допустим, что я выдвигаю гипотезу, что столы, когда никто на них не смотрит, превращаются в кенгуру; это предположение сделало бы законы физики весьма сложными, но никакое наблюдение не могло бы его опровергнуть. Законы физики, в той их форме, в какой мы их принимаем, должны не только быть в согласии с наблюдением, но должны также иметь определенные, эмпирически недоказуемые черты простоты и непрерывности и в отношении того, что не наблюдается. Вообще мы думаем, что на физические явления не оказывает воздействия тот факт, что их наблюдают, хотя это и не считается вполне правильным в отношении тех мельчайших событий, на которых основывается квантовая теория.
Если бы физика стала совершенной, она имела бы две характерные черты. Во-первых, она могла бы предсказывать восприятия; никакое восприятие не было бы в противоречии с тем, ожидать чего внушала бы нам физика. Во-вторых, она предполагала бы, что ненаблюдаемые физические события управляются причинными законами, сходными (насколько это только возможно) с теми, которые мы выводим на основе непрерывного наблюдения. Например, если я слежу за движущимся телом, то я вижу, что движение, которое я наблюдаю, чувственно непрерывно; я поэтому предполагаю, что всякое движение — все равно, наблюдают ли за ним или нет,— приблизительно непрерывно.
Это приводит нас к вопросу о причинных законах и физическом пространстве-времени. Физическое пространство-время, как мы видели, является выводом из пространства и времени восприятия; оно содержит все наблюдаемые, а также и все ненаблюдаемые события. Но поскольку оно является выводным, постольку и локализация событий в нем есть также результат вывода. Локализация событий в физическом пространстве-времени осуществляется двумя способами. Во-первых, существует корреляция между пространством и временем восприятия и физическим пространством-временем, хотя эта корреляция является только грубой и приблизительной. Во-вторых, причинные законы физики приписывают какой-то порядок соответствующим событиям и только отчасти с помощью этих законов ненаблюдаемые события локализуются в пространстве-времени.
Причинный закон — как я употребляю этот термин — есть любой закон, который, будучи истинным, при некотором числе событий дает возможность сделать какой-то вывод о каком-то другом событии (или других событиях). Например, "планеты движутся по эллипсам" — есть причинный закон. Если этот закон истинен, то поскольку пять точек определяют эллипс, постольку пять данных положений планеты (теоретически) позволили бы нам вычислить орбиту этой планеты. Большинство законов, однако, не обладает этой простотой; они обычно выражаются в форме дифференциальных уравнений. Когда они выражаются таким способом, они предполагают определенный порядок: каждое данное событие должно иметь четыре координаты, а соседними событиями являются такие, координаты которых незначительно отличаются от координат данного события. Однако встает вопрос: как мы приписываем координаты событиям в физическом пространстве-времени? Я полагаю, что при этом мы пользуемся причинными законами. Это значит, что отношение причинных законов к пространственно-временному порядку является взаимно-эквивалентным. Правильной формулировкой является следующая: события могут быть упорядочены в такой четырехмерный порядок, что когда они так упорядочены, они оказываются взаимосвязанными с помощью причинных законов, которые приблизительно непрерывны, то есть что события, координаты которых различаются очень незначительно, различаются между собой также очень незначительно. Или иначе:
при данном любом событии имеется последовательность очень сходных событий, в которой временная координата непрерывно изменяется от меньшей к большей по сравнению с координатой данного события и в которой пространственные координаты изменяются непрерывно около координат данного события. Этот принцип, очевидно, не применим к квантовым переходам, но он применим для макроскопических событий и для всех событий (вроде световых волн), где нет материи.
Корреляция между физическим и воспринимаемым пространством-временем, которая является только приблизительной, осуществляется следующим образом: в видимом пространстве, если объекты достаточно близки и в силу этого различия их глубины воспринимаемы, каждое зрительное восприятие имеет три полярные координаты, которые могут быть названы расстоянием, положением по вертикали вверху-внизу и положением по горизонтали направо-налево. Все эти положения являются качествами восприятия, и все доступны измерению. Мы можем приписать те же самые числовые координаты физическому объекту, который мы видим, но эти координаты здесь не будут иметь того же самого значения, какое они имеют в зрительном пространстве. Именно благодаря тому, что они не имеют того же самого значения, корреляция может быть только очень грубой, например в том случае, когда объект наблюдается сквозь преломляющую среду. Но хотя эта корреляция и груба, она все же очень полезна для установления первого приближения к координатам событий в физическом пространстве-времени. Последующие уточнения делаются с помощью причинных законов, примером чего может опять служить преломление света.
Нет никакого логического основания для вопроса, почему должны быть такие причинные законы или известные отношения, устанавливающие среди событий такой четырехмерный порядок. Обычным аргументом в пользу признания физических законов является то, что эти законы представляют собой те простейшие из изобретенных до сего времени гипотез, которые согласуются с наблюдением везде, где оно возможно. Они не являются, однако, единственными гипотезами, согласующимися с наблюдением. Не ясно также, по какому праву мы объективируем наше предпочтение простых законов.
То, что физика говорит о мире, гораздо более абстрактно, чем это кажется, потому что мы воображаем, что ее пространство таково, каким мы его знаем по нашему опыту, и что ее материя есть род вещи, которая ощущается как твердая, когда мы ее касаемся. На самом деле — даже при допущении истинности физики — мы знаем очень мало о физическом мире. Рассмотрим сначала теоретическую физику в ее абстрактной форме, а затем в ее отношении к опыту.
Как абстрактная система физика в настоящее время утверждает нечто следующее: существует многообразие, называемое многообразием событий, которое имеет такую систему отношений между его элементами, посредством которой оно приобретает определенную четырехмерную геометрию. Существует также негеометрическая величина, называемая "энергией", которая неравномерно распределена по всему многообразию, но некоторое конечное количество ее имеется в каждом конечном объеме. Общее количество энергии постоянно. Законы физики суть законы, касающиеся изменений в распределении энергии. Для того чтобы установить эти законы, мы должны различать два вида областей пространства:
те, которые называются "пустыми", и те, о которых говорят, что они содержат "материю". Существуют очень маленькие материальные системы, называемые "атомами"; каждый атом может содержать любую из определенных дискретных, счетных множеств последовательностей количеств энергии. Иногда он внезапно отдает ограниченное количество энергии нематериальному окружению. Иногда он внезапно поглощает ограниченное количество энергии из окружающей среды. Законы, касающиеся этих переходов от одного уровня энергии к другому, являются только статистическими. В данный период времени, если он не слишком короток, будет иметь место, при данном состоянии окружающей среды, исчислимое количество переходов всевозможного рода, причем меньшие переходы более обычны, чем большие.
В "пустом пространстве" законы проще и более определенны. Порции энергии, покидающие атом, распространяются равномерно во всех направлениях, двигаясь со скоростью света. Двигается ли порция энергии волнообразно, или прерывно, или еще каким-либо способом, представляющим собой комбинацию первых двух,— все это условно. Все протекает просто, пока лучистая энергия не придет в соприкосновение с атомом, после чего атом может поглотить ограниченное количество ее с той же самой индивидуальной индетерминированностью и статистической регулярностью, которые применимы и к испусканию атомами энергии.
Количество испускаемой атомом энергии при каком-либо данном переходе определяет "частоту" получающейся в результате лучистой энергии. А частота в свою очередь определяет воздействие, которое лучистая энергия может оказать на любую материю, с которой она может встретиться. Слово "частота" ассоциируется с волнами, но если отбросить волновую теорию света, то "частота" может пониматься как измеримое, но не получившее определения качество радиации. Измеримо оно по своему действию.
Вот и все о теоретической физике как об абстрактной логической системе. Остается рассмотреть, как она связана с опытом.
Начнем с геометрии пространства-времени. Мы допускаем, что положение точки в пространстве-времени может быть определено четырьмя действительными числами, называемыми координатами; обычно также полагают, хотя это и несущественно, что каждой группе, состоящей из четырех действительных чисел в качестве координат (если они не слишком большие), соответствует какое-либо положение в пространстве-времени. Принятие этих предположений упрощает дело. Если мы принимаем их, то число положений в пространстве-времени будет таким же, как и число действительных чисел, обозначаемое знаком С. Теперь о каждом классе, состоящем из отдельных С, мы можем утверждать любую геометрию, в которой имеется взаимооднозначное соответствие между положением и ограниченным упорядоченным множеством действительных чисел (координат). Поэтому спецификация геометрии многообразия не говорит нам ничего, если не дано упорядочивающее отношение. Поскольку физика намерена давать эмпирическую истину, постольку упорядочивающее отношение не должно быть чисто логическим отношением вроде такого, какое могло бы быть сконструировано в чистой математике, но должно быть отношением, определяемым в терминах, полученных из опыта. Если упорядочивающее отношение получается из опыта, то утверждение, что пространство-время имеет такую-то геометрию, имеет в основном эмпирическое содержание, но если это отношение получается не из опыта, то об эмпирическом содержании говорить нельзя.
Я предполагаю, то упорядочивающим отношением является смежность или сосуществование в том их смысле, в каком мы знаем эти отношения из чувственного опыта. Об этом следует кое-что сказать.
Смежность (соприкосновение) есть свойство, обнаруживаемое зрением и осязанием. Две части зрительного поля являются смежными, если их видимые расстояния и их угловые координаты (вверху-внизу, направо-налево) отличаются очень мало. Две части моего тела соприкасаются, если качества, с помощью которых я локализую прикосновение в этих двух частях, отличаются очень мало. Соприкосновение квантитативно и поэтому позволяет нам получить последовательность восприятий: если А, В и C соприкасаются, но B больше соприкасается с A и C, чем они между собой, то B должно быть помещено между A и C. Имеется также смежность и во времени. Когда мы слышим предложение, первое и второе слова более смежны друг с другом, чем первое и третье. Таким способом, посредством пространственной и временной смежности, элементы нашего опыта могут быть организованы в упорядоченное многообразие. Мы можем признать, что это упорядоченное многообразие является частью упорядоченного многообразия физических событий и упорядочено тем же самым отношением.
Что касается меня, то я все-таки предпочитаю отношение "сосуществования". Если мы используем это отношение, то мы предполагаем, что каждое событие занимает какое-то ограниченное количество пространства-времени; это значит, что ни одно событие не ограничено одной точкой пространства или одним моментом времени. О двух событиях можно сказать, что они "сосуществуют", когда они совмещаются в пространстве-времени; это является определением для абстрактной физики. Но нам необходимо, как мы видели, определение, полученное из опыта. В качестве наглядного определения из опыта я дал бы следующее: два события "сосуществуют", когда они относятся друг к другу так же, как относятся друг к другу две одновременные части одного опыта. В каждый данный момент я вижу определенные вещи, слышу другие, осязаю третьи, вспоминаю четвертые и ожидаю пятые. Все эти восприятия, воспоминания и ожидания происходят во мне сейчас; я скажу, что они взаимно "сосуществуют". Я полагаю, что это отношение, которое я знаю из своего собственного опыта, может также иметь место между событиями, остающимися вне опыта, и может быть отношением, посредством которого конструируется порядок пространства-времени. Это будет иметь следствием то, что два события оказываются сосуществующими, когда они совмещаются в пространстве-времени, что, если пространственно-временной порядок берется как уже определенный, может в "пределах физики" служить в качестве определения сосуществования.
Сосуществование не есть то же самое, что и одновременность, хотя последнее и предполагает ее. Сосуществование, как я его понимаю, должно рассматриваться как нечто известное из опыта и имеющее только наглядное определение. Я также не определил бы "сосуществование" как "одновременность в опыте одного человека". Я протестовал бы против этого определения по двум основаниям: во-первых, потому, что его нельзя было бы распространить на те физические явления, которые не попадают ни в чей опыт; во-вторых, потому, что "опыт" представляет собой неопределенное слово. Я сказал бы, что событие "переживается в опыте", когда оно дает начало привычке, и что вообще это происходит только в том случае, если событие совершается там, где есть живая материя. Если это правильно, то "опыт" не является основоположным понятием.
Но теперь встает вопрос: можем ли мы построить пространственно-временной порядок из одного сосуществования или нам нужно для этого что-то еще? Возьмем более простую гипотезу. Предположим, что имеется n событий a1, a2, ... аn, и предположим, что at сосуществует только с а2, а2 сосуществует с a1 и a3, aз — с a2 и a4 и так далее. Тогда мы можем построить порядок a1, a2,... an. Мы скажем, что событие находится "между" двумя другими, если оно сосуществует с обоими, но они притом не сосуществуют друг с другом; и в более общем виде: если a, b, c суть три разных события, мы скажем, что b находится "между" a и c, если события, сосуществующие и c a и c c, представляют собой подлинную часть событий, сосуществующих с b. Это можно рассматривать как определение отношения "между". Дополненное соответствующими аксиомами, оно может лечь в основу того порядка, который нам нужен.
Следует заметить, что мы не можем построить пространственно-временного порядка из эйнштейновского отношения "интервала". Интервал между двумя отрезками луча света равен нулю, и все же мы должны различать световой луч, который идет от A к В, и луч, идущий от В к А. Это показывает, что одного "интервала" недостаточно.
Если принять вышеупомянутое рассуждение, то точки пространства-времени становятся классами событий. Я разбирал этот вопрос в книге "Анализ материи" и в главах VI и VIII этой части и не буду поэтому больше его касаться.
Этого достаточно для определения пространственно-временного порядка в терминах опыта. Остается восстановить связь физических событий, совершающихся во внешнем мире, с восприятиями.
Когда энергия, испускаемая материей в результате квантовых переходов, движется без дальнейших квантовых переходов к данной части человеческого тела, она служит началом цепи квантовых переходов, которые в конце концов достигают мозга. Из правила "Одна и та же причина — одно и то же действие" с его следствием, "Разные действия — разные причины" вытекает, что если две линии лучистой энергии, падая на одну и ту же точку тела, становятся причинами различных восприятий, то должно быть различие в этих двух линиях и, следовательно, и в квантовых переходах, которые дают им начало. При допущении существования причинных законов этот аргумент кажется бесспорным и дает основание для вывода от восприятий к материальному источнику того процесса, посредством которого они создаются.
Я думаю — хотя и говорю это с уверенностью,— что различение между пространственным и временным расстоянием требует рассмотрения причинных законов. Это значит, что если есть причинный закон, связывающий событие А с событием В, то А и В разделены во времени и делом условия является, будем ли мы считать их также разделенными и в пространстве. В этом понимании содержатся, однако, некоторые трудности. Множество людей может слышать или видеть что-либо одновременно, и в этом случае имеется причинная связь без временного интервала. Но в таком случае связь не прямая, подобно отношению, связывающему родных или двоюродных братьев; это значит, что она идет сначала от действия к причине, а затем от причины к действию. Но как можем мы отличать причину от действия до установления временного порядка? Эддингтон говорит, что мы делаем это с помощью второго закона термодинамики. В отношении сферической радиации мы принимаем, что радиация идет от центра, а не к центру. Ко поскольку я хочу связать физику с опытом, я предпочел бы сказать, что мы устанавливаем временной порядок с помощью памяти и нашего непосредственного опыта временной последовательности. То, что вспоминается, относится, по определению, к прошлому; и в пределах являющегося настоящего есть более раннее и более позднее. Все' сосуществующее с чем-либо вспоминаемым, а не с моим настоящим опытом также относится к прошлому. Отправляясь от этого, мы можем определение временного порядка и различение прошлого и будущего распространять шаг за шагом на все события. Мы можем тогда отличать причину от действия и говорить, что причины всегда бывают по времени раньше, чем действия.
Согласно вышеприведенной теории, имеются определенные элементы, которые переносятся без изменений из мира чувств в мир физики. Эти элементы следующие: отношение сосуществования, отношение более раннего и более позднего, некоторые элементы структуры и различия в некоторых обстоятельствах, то есть, когда мы испытываем различные ощущения, относящиеся к одному и тому же чувству, мы можем предположить, что их причины различны. Это остаток наивного реализма, который все еще живет в физике. Он продолжает жить прежде всего потому, что не никакого положительного аргумента против него, потому, что связанная с ним физика соответствует известным фактам, и потому, что предрассудок заставляет нас склоняться к наивному реализму всегда, когда его нельзя опровергнуть. Остается исследовать, имеются ли для признания физики какие-либо лучшие основания, кроме вышеприведенных.