Попробуйте задать этот вопрос кому-либо из своих знакомых. Сначала это вызовет недоумение: «Как что такое, ведь это очевидно - вот оно, пространство вокруг нас, и часы на руке!» Если, однако, попросить ответить поточнее, то сразу же возникают трудности. Что главное, самое основное в свойствах пространства и времени - то, что определяет их суть? Чем отличается пространство и время космических миров от микроскопического пространства и времени внутри элементарной частицы? Различие масштабов здесь колоссальное - в 10^43 раз!
        Вопросы о смысле пространства и времени имеют давнюю историю, некоторые из них возникли еще в глубокой древности. Но и для современной науки это - трудная проблема. Получается так, что самые обыденные и привычные для нас свойства окружающей природы вместе с тем самые загадочные и непонятные.
        Можно ли как-то воздействовать на эти свойства, например сжать пространство и растянуть время? И вообще, всегда ли природа обладает такими свойствами? Может быть, допустимы формы материи, которые «живут» вне времени и пространства?

        Два полюса - самое большое и самое малое.

        Самые большие расстояния и длительность, которые доступны современной науке, - это размеры и «время жизни» нашей Вселенной. Согласно общей теории относительности около 20 миллиардов лет назад наш мир в силу каких-то пока не ясных причин пребывал в сильно сжатом, почти точечном состоянии. Можно сказать, что это было почти самозамкнувшееся пространство-время. В результате взрыва, причины которого нам тоже еще не ясны, мир начал «распухать» - расширяться со скоростью света. За 20 миллиардов лет Вселенная успела увеличить свой радиус приблизительно до 10^23 километров - величины трудновообразимой, поскольку ее просто не с чем сравнить.
        Самые мощные современные оптические и радиотелескопы позволяют проникнуть в космос на 10^22 километров, то есть просмотреть ту часть пространства, которая образовалась за последние два-три миллиарда лет жизни Вселенной из полных двадцати. По сравнению со всем объемом Вселенной это - как теннисный мяч в центре футбольного. До «края» совсем не далеко - что значит оставшаяся десятка рядом с 10^23! Но именно там, в пока неведомом слое, скрыто самое сокровенное - осколки первичного взрыва, «праматерия». Там - ответы на многие волнующие загадки мироздания. Заглянуть туда, по-видимому, удастся в недалеком будущем.
        Расстояние около 10^23 километров и длительность 10^10 лет - самые большие пространственный и временной интервалы, с которыми мы можем иметь дело на практике Большие величины - лишь в теории.
        На другом полюсе нашего мира, в области микроявлений, мы можем с помощью оптических микроскопов различать расстояния, грубо говоря, порядка стотысячной доли сантиметра. Это длина волны видимого света, предел того, что воспринимается непосредственно нашим глазом. Меньшие предметы световые волны огибают, и мы их не можем видеть, подобно тому как радиолокатор с большой длиной радиоволны не замечает перископ подводной лодки.
        Электронный микроскоп, в котором световой луч заменен пучком быстрых, или, как говорят физики, «жестких» электронов, а наш глаз - светочувствительным экраном или фотопластинкой, позволяет продвинуться в тысячу раз дальше, примерно до стомиллионной доли сантиметра. Таким путем удается рассмотреть даже отдельные атомы.
        С помощью электронного пучка можно «просветить» и более мелкие объекты, например, составные части атомных ядер - протона и нейтроны. Но для этого необходимо увеличить энергию электронов, сделать их еще более жесткими. Дело в том, что подобно световым частицам-фотонам электроны обладают волновыми свойствами - так говорит квантовая механика и эксперимент. Образно говоря, электронный пучок при своем движении как бы немного дрожит, траектории частиц несколько размываются, и чтобы сфокусировать изображение, приходится использовать очень быстрые электроны, инерция движения которых способна превозмочь волновое дрожание пучка (поэтому такие электроны и называют «жесткими»).
        Современные ускорители позволяют разгонять электроны до таких высоких энергий, когда становится возможным изучать детали на расстояниях 5*10^-15 сантиметра, то есть в несколько десятков раз меньше размеров элементарных частиц.
        Самые маленькие интервалы, в тысячу раз меньшие диаметра протона, сегодня можно исследовать с помощью двух сталкивающихся пучков протонов: Энергия относительного движения разогнанных навстречу друг другу частиц при этом так велика, что волновая размазка не сказывается до расстояний порядка 10^-16 сантиметра. По сравнению с протоном такие расстояния - все равно что маковое зернышко рядом с футбольным мячом!
        В недалеком будущем на этом пути удастся достичь расстоянии примерно 10^-17 сантиметра, то есть в десять тысяч раз меньше размеров протона. В Советском Союзе и в других странах проектируются и уже создаются необходимые для этого ускорители. Но это, по-видимому, уже предел. Современные ускорители - гигантские установки километровых размеров и стоимостью в сотни миллионов рублей, а дальнейшее углубление в микромир требует просто циклопических сооружений. Здесь нужны какие-то принципиально новые физические идеи.
        Пока же единственным источником частиц сверхвысокой энергии являются космические лучи. Среди частиц, входящих в состав этих лучей, встречаются такие, которые обладают энергией, в миллиарды раз превосходящей энергию частиц в самых мощных современных ускорителях. С помощью таких частиц можно «зондировать» расстояния до 10^-20 сантиметра - в десять миллионов раз меньше размеров протона! Беда в том, что космические частицы с такой большой энергией крайне редки, и опыты с ними оказываются очень неточными. Тем, не менее если позволить себе помечтать, то можно представить, что когда-нибудь в космосе будут созданы ловушки-накопители таких высокоэнергетических частиц, которые можно использовать для изучения их встречных столкновений - так, как это делается в опытах со встречными пучками на ускорителях. И вот тогда можно будет добраться до фантастически малых расстояний - до 10^-25 сантиметра. Протон по сравнению с такими расстояниями выглядит, как орбита Земли по сравнению с тарелкой.
        Возможно, что 10^-25 сантиметра - это предельно малые пространственные размеры, которые доступны нам в природе. Меньших расстояний просто не ясно, как достигнуть. Впрочем, в таких прогнозах следует быть очень осторожным. Сама квантовая механика существует немногим более полувека, а до того никому и в голову не приходило предположить, что в природе существует какая-то волновая размазка траекторий, которая будет основным препятствием нашему продвижению в недра материи. Трудно сказать, что нас еще ждет на этом пути. К тому же не обязательно ведь «ломиться» сквозь пространство, так сказать, напрямую. Может быть, существуют какие-то обходные, но более эффективные пути - например, какие-нибудь «проколы» искривленного пространства-времени или что-либо еще более неожиданное. Но это уже чистая фантастика и пока даже не научная.
        Во всяком случае, расстояния 10^-25 сантиметра еще очень далеки от «крайней черты» на уровне 10^-33 сантиметра, за которой пространство, как это предсказывает современная теория, либо вообще не существует, либо преобразуется в такие необычные формы, какие мы сегодня не можем себе даже вообразить. Теория говорит, что на таких расстояниях в вакууме происходят настолько бурные процессы спонтанного рождения и аннигиляции материи, что пространство становится неустойчивым. Оно делается похожим на кипящую массу образующихся и быстро исчезающих пространственных пор-пузырьков. Интервалы примерно 10^-33 сантиметра - это минимальные «порции», кванты пространства. Меньшие интервалы практически полностью самозамыкаются и как бы выпадают из нашего мира, становятся недоступными для внешнего наблюдения.
        Так выглядело бы пространство при сверхсильном увеличении. Очень сложная динамическая картина, в которой пока плохо разбираются даже специалисты-теоретики.
        Мы говорили о свойствах микропространства. Представление о времени происходящих в микромире процессов можно получить, если вспомнить, что распространение света - самый быстрый процесс в природе. Более быстрых мы не знаем. Минимальные расстояния 10^-16 сантиметра, какие еще можно «разглядеть» с помощью современных ускорителей, световая волна проходит за 10^-27 секунды. Это самый короткий отрезок времени, с которым мы имеем дело сегодня в физических экспериментах. Кванту пространства 10^-33 сантиметра соответствует временной интервал 10^-44 секунды - квант времени («хронон», как его иногда называют). Меньших отрезков времени, если верить современной теории, в природе не существует.
        Для того чтобы почувствовать, насколько малы кванты пространства и времени, вообразим себе, что наша огромная Вселенная сжалась до размеров песчинки. Соответственно уменьшатся и все содержащиеся в ней тела. Так вот, размер песчинки в сжавшейся Вселенной будет сравним с квантом пространства, а время, за которое свет успеет пробежать по такой исчезающе малой частичке, равно кванту времени.

        На самом «краю» и в «начале начал».

        Как ни малы масштабы микромира, их все же можно себе представить, хотя бы путем сопоставлений. Значительно труднее осознать, что значит «начало мира» и «край Вселенной». При этом сразу возникает масса вопросов. Ведь у каждого момента времени есть предшествующий, а что тогда предшествует «начальному моменту»? Как же это мир вдруг появился «из ниоткуда»? И еще - если наша Вселенная расширяется, то во что она расширяется, что находится за ее пределами? Можно представить себе картину, когда рождается и разлетается вещество, как осколки и газы при взрыве гранаты, но вот как могут родиться и начать расширяться пространство и время? Опять возникает недоумение: что же все-таки было до этого?
        Попытаемся разобраться в этих вопросах.
        Для начала представим себе слепого муравья, бегущего по проволочному кольцу. Одномерный мир этого муравья сразу и ограничен, и бесконечен. Ограничен, так как, двигаясь все время вперед, муравей обязательно попадет в то место, где он уже побывал ранее, а бесконечен потому, что сколько ни бегай, никакого конца у кольца не обнаружишь. Одномерная вселенная обладает краями лишь в мире с большим числом измерений - на плоскости или в пространстве.
        Для муравья на глобусе мир был бы двухмерным, но опять-таки самозамыкающимся и вместе с тем бесконечным. И если бы муравей сам был двухмерным и не мог «привстать» над поверхностью глобуса, то никаких границ своего мира он никогда бы не обнаружил. Двухмерный мир полностью бы исчерпывал все доступное ему пространство.
        Вот так же наш мир - одновременно бесконечен и замкнут. Будучи ограниченным, он тем не менее охватывает все пространство. А поскольку четырехмерного пространства в природе не существует, то краев у трехмерного мира вообще нет, из него нельзя выйти, и вопрос о том, что находится за пределами расширяющейся Вселенной, просто не имеет смысла, так же как не имеет смысла вопрос о том, где начало у кольца. Наша Вселенная «распухает» сразу во всех своих точках. Нечто похожее можно наблюдать, когда растягивается пленка выдуваемого мыльного пузыря.
        Конечно, можно спросить: а откуда известно, что наш мир не вложен в пространство большего числа измерений? Не страдаем ли мы самоуверенностью муравья на глобусе? Ответ дает эксперимент. Если бы в природе существовали высшие пространственные измерения, мы встречались бы с массой поразительных явлений - ведь тогда между событиями в разных пространственно-временных точках нашего мира была бы связь через недоступные нашему восприятию размерности. В одной точке могло бы, например, что-то совершенно беспричинно исчезнуть, а в другой, наоборот, таким же таинственным образом появиться. Вокруг нас постоянно происходили бы чудеса, среди которых мгновенное перемещение тел, уэллсовская машина времени были бы, пожалуй, самыми простыми и «понятными».
        В последние годы в нашей стране и за рубежом были выполнены очень точные опыты, в которых проверялось, не нарушается ли причинность в процессах с элементарными частицами. И никаких отклонений не было обнаружено. Об этом мы еще поговорим ниже.
        Более труден вопрос о начале мира во времени. Наука знает об этом еще очень мало. Наверное, многое прояснится, когда астрофизические приборы заглянут так далеко в космос, что смогут увидеть разлетающиеся осколки первичного вещества на окраинах нашей Вселенной. Но пока экспериментально известно только то, что наш мир нестационарен, его свойства изменяются с течением времени, и если эти изменения экстраполировать обратно по времени, то мы придем к выводу о том, что в далеком прошлом Вселенная была чрезвычайно горячей, очень плотно сжатой и почти точечной - с раз мерами порядка 10^-33 сантиметра. По нашим часам это было что-то около 20 миллиардов лет назад.
        Именно «по нашим часам», так как свойства времени, его ритм тогда были совсем не такими, как сейчас. Если верить теории, то основная история Вселенной, наиболее бурные качественные изменения в ней приходятся на несколько первых секунд ее жизни, а теперь мы наблюдаем лишь плавно затухающие последствия («хвост», как говорят физики) грандиозных событий. Если бы можно было установить часы в раскаленной юной Вселенной, их показания были бы совсем не такими, как у наших современных часов. Говорить о первых мгновениях жизни Вселенной, о времени в окрестностях ее «начала», где важную роль играют квантовые процессы и время, по-видимому, имеет дискретный, разрывной характер, можно лишь весьма условно. Абсолютного, ни от чего не зависящего времени в природе нет.
        Вопрос о том, что было до «начала мира», например, 40 или 50 миллиардов лет назад, предполагает, что тогда сохранялись условия, при которых применимо наше понятие времени. А это не так. Для описания процессов вблизи «начала мира» нужны совсем другие мерки. Использовать здесь наши часы так же бессмысленно, как измерять длину и вес тел с помощью термометра!
        Было придумано много моделей, чтобы с помощью известных нам физических законов попытаться получить наглядную картину того, как могло бы происходить «рождение Вселенной». Например, предполагалось, что существуют соприкасающиеся миры, каждый из которых в силу относительности пространственно-временных размеров - элементарная частица в другом мире. Точка соприкосновения - «прокол» из одного мира в другой. В одном мире это - микроскопическая «черная дыра», куда «проваливается» вещество (и, может, даже «стягивается» вся вселенная), а в другом мире - «белая дыра», развертывающаяся в новую вселенную. Недостаток таких моделей в том, что они не имеют под собой экспериментальных оснований и поэтому сами содержат большое число загадок и «темных пятен». Это скорее область мифов и научного фольклора, чем самой науки.

        Ни правого, ни левого, ни прошлого, ни будущего.

        Итак, сегодня нашим приборам доступны расстояния от 10^22 километров до 10^-16 сантиметра и времена от I0^9 лет до 10^-27 секунды. Различие масштабов огромное - более сорока порядков! Чудовищно различны материальные объекты на краях эти интервалов: квазары и гигантские звездные ассоциации, с одной стороны, почти мгновенно распадающиеся частицы-резонансы и практически точечные кварки - с другой. И при всем этом многообразии свойства самого пространства-времени остаются удивительно постоянными. Как в космосе, так и в микромире мы описываем их теми же самыми непрерывными координатами х и t.
        Но некоторые важные различия все же имеются.
        Сравнительно недавно, в середине пятидесятых годов, группой китайских физиков, сотрудников Колумбийского университета в Нью-Йорке, было сделано сенсационное открытие. Оказалось, что на малых расстояниях теряется различие между правым и левым.
        Из нашей повседневной практики мы хорошо знаем о зеркальной симметрии - симметрии правого и левого. Между нашим пространством и «Зазеркальем» нет принципиальных различий, и когда модница любуется своим нарядом в зеркале, она совершенно уверена в том, что изображение полностью соответствует оригиналу. Совсем не так в микромире. Как это ни странно, но часть объектов и событий там просто не имеют зеркального отражения. Например, в природе нет частицы, которая была бы зеркальным отражением нейтрино. Другими словами, в микромире не у каждого «правого» есть «левое». Таких взаимно полярных, обязательных свойств там не существует - так уж «устроено» пространство на очень малых расстояниях!
        Десять лет спустя был открыт еще более удивительный факт. Два молодых американских физика, Вал Фитч и Джеймс Кронин, изучали нарушение зеркальной симметрии в распадах К-мезонов - короткоживущих частиц, которые можно получить с помощью мощного ускорителя. Распады фотографировались и тщательно промерялись. Ничего неожиданного не было замечено: опыт протекал так, как и предсказывала теория, и материалы после обработки были сданы в архив. Однако спустя полгода физикам пришла в голову «сумасшедшая» мысль, одна из тех, что иногда появляются у талантливых ученых: а что если в микромире нельзя противопоставлять не только правое левому, но и будущее прошлому? В классической механике Ньютона для каждого процесса можно найти точно такой же, но протекающий в обратном порядке, так сказать, зеркально отраженный во времени. Это похоже на то, что мы увидим на экране, если кинопленку прокрутить в обратном направлении. Например, если в прямом процессе человек вошел в комнату, то в обратном он пятясь выходит из нее. И так для любого явления. А вот как будет в микромире?
        Экспериментальный материал был заново пересмотрен, и среди двух десятков тысяч фотографий Фитч и Кронин, к своему удивлению и радости, обнаружили около полусотни с реакциями, которые никак не должны были происходить в мире, зеркально симметричном к прошлому и будущему. Они строго-настрого запрещались симметричной теорией.
        Эти результаты произвели огромное впечатление на физиков и показали, что при определенных условиях в природе могут нарушаться, казалось бы, самые фундаментальные свойства пространства и времени. Эти свойства не абсолютны, а изменяются в зависимости от конкретных условий. В макромире они - одни, а в микромире могут быть совсем другими.

        А может, «король голый»?

        Лет двести назад физики уверены в том, что тепло переносит особая «тепловая жидкость» флогистон. Позднее выяснилось, что теория флогистона - всего только очень приближенное, поверхностное описание явлений, природа которых совершенно иная. Никакого флогистона в природе нет.
        В физике не раз случались похожие истории: уточнялся эксперимент, и старые, незыблемые до того представления оказывались фикцией.
        Размышляя о природе пространства и времени, некоторые ученые пришли к мысли о том, что, может быть, подобно флогистону, пространство и время в известной степени также являются лишь фикцией. По мнению этих ученых, уверенностью можно говори лишь о макроскопическом пространстве-времени, с которым мы непосредственно имеем дело в нашей практике. Что же касается микромира, то там, возможно, нет пространства, ни времени. Это как температурой или с цветом тела. Бессмысленно ведь говорить о температуре и цвете двух или трех частиц, но когда частиц много, когда они образуют макроскопическое тело, цвет и температура возникают как усредненный эффект - результат большого числа взаимодействий. Возможно, пространство-время также представляет собой нечто такое, что возникает лишь на определенной ступени сложности, а использование пространственно-временных координат при описании микропроцессов - всего только дань привычке, самообман. Такая гипотеза высказывалась во многих физических и философских статьях.
        Действительно, для того чтобы добраться до очень малых расстояний нужно использовать частицы с очень большой энергией. Но эти частицы так сильно воздействуют на изучаемый объект, что после взаимодействия он оказывается уже совсем не таким, каким был вначале. При столкновении рождается много новых частиц, а исходная частица-мишень часто вообще исчезает. Иначе говоря, измеряя, мы ломаем то, что хотели бы измерить. Изучение очень малых пространственных деталей внутри частиц, казалось бы, становится принципиально невозможным.
        На первый взгляд, соображения весьма убедительные. Однако так было бы для частиц, движущихся по точным траекториям, когда траектория пересекает частицу-мишень или нет. Если пересекает, то происходит взаимодействие и мишень портится, если проходит мимо, то никакого взаимодействия нет и говорить не о чем. Для реальных микрочастиц картина совсем иная. Эти частицы движутся по размазанным волновым траекториям, волна же всегда огибает края препятствия, рассеивается ими. Поэтому всякий раз, когда поток частиц сталкивается с мишенью, наряду со взаимодействиями, разрушающими мишень, происходит и упругое рассеяние, при котором сталкивающиеся частицы отталкивают друг от друга, подобно жестким бильярдным шарам, совершенно невредимыми. Изучая такое рассеяние, можно получить сведения о свойствах пространства и времени в очень малых интервалах внутри частиц.
        Составить наглядное представление о связи упругого рассеяния с поглощением довольно трудно. Возможно, кое-что осталось здесь для читателя не совсем ясным. Но детали сейчас не нужны. Важно понять одно в природе существуют процессы, с помощью которых можно изучать микроскопические пространство и время, и никаких принципиальных физических препятствий на этом пути не видно. Трудности лишь технические, связанные с получением частиц высокой энергии.
        Гипотеза о макроскопическом происхождении пространства времени оказывается неверной.

        Причинные цепи событий.

        Осенью 1956 года в американском городе Сиэтл, на берегу Тихого океана, проходил Международный конгресс по теоретической физике. Это была одна из первых конференций, на которой после многих лет холодной войны, разделявшей Восток и Запад, встретились советские и американские ученые. Подводились итоги развития квантовой физики. Доклад следовал за докладом. Огромные доски, сплошь исписанные формулами, и (тогда это было еще новинкой) слайды - проекции диапозитивов с графиками и формулами на большом белом экране за спиной докладчика… Респектабельная академическая обстановка, лишь изредка нарушаемая веселым оживлением в зале, когда кто-либо из гостей-иностранцев допускал смешную ошибку в английском языке.
        «Температура» дискуссий резко поднялась после доклада советского академика Н.Н. Боголюбова. В этом докладе была доказана теорема, позволявшая экспериментально проверить, не нарушается ли в микромире свойство причинности.
        Каждый из нас еще с детских лет усвоил, что ничто в мире не происходит просто так, само по себе. У каждого события есть своя причина. Знаменитый французский ученый Лаплас считал, что причинные цепи событий настолько жестко увязаны между собой, что даже падение волоса с головы человека в конечном счете должно сказаться в каких-то космических явлениях, направляя их по тому или иному пути. Это, конечно, преувеличение. Количество связей в реальном мире так велико, что неизбежно возникает элемент случайного, когда ход событий определяется интерференцией - наложением - многих второстепенных факторов.
        Каждая физическая теория имеет свое понимание причинности - условий, при которых взаимодействие передается от одной пространственной точки к другой без сбоев во временном порядке событий. В механике Ньютона эти условия совсем не такие, как в квантовой теории. Чем совершеннее теория, тем точнее и детальнее определяется в ней причинность. Ясно, что это зависит и от того, какими свойствами теория наделяет пространство и время. Например, в теориях с плоским пространством-временем взаимодействия распространяются не так, как в общей теории относительности с ее искривленным пространством-временем, где могут быть даже самозамыкающиеся цепи событий, когда происходит возврат к исходному состоянию и вся история повторяется заново. Первым такие цепи обнаружил австрийский математик Курт Гедель. Пока это - чисто теоретический результат, но, может быть, где-то в мире и образуются такие удивительные кольца времени.
        Причинность - это один из самых сокровенных моментов, любой физической теории. Изучая причинность, мы вместе с тем изучаем и свойства пространства-времени.
        Так вот, теорема Боголюбова позволяла проверить, насколько пригодна для описания взаимодействий микрочастиц современная формулировка причинности. Если бы обнаружились отклонения, это было бы серьезным указанием на какие-то новые свойства пространства и времени.
        Вообще говоря, изучением микропричинности занимались и ранее. Однако для этого использовались приближенные модели, и в случае несогласия с опытом всегда можно было сказать, что это связано с несовершенством модели. Н. Н. Боголюбову впервые удалось вывести теорему из самых общих постулатов физики. Поэтому-то она так и взволновала участников конгресса в Сиэтле.
        Опыты по проверке «причинной теоремы» были выполнены сразу в нескольких советских и американских лабораториях. И… никаких отклонений. По крайней мере до расстояний, которые в несколько сотен раз меньше размеров протона. Пространство и время оказываются необычайно «устойчивыми» в своих свойствах.
        Можно ожидать отклонений на меньших расстояниях - там, где теряется зеркальная симметрия прошлого и будущего и где, возможно, существуют микрочастицы, движущиеся быстрее света. Но для того чтобы заглянуть в эту загадочную область, точность экспериментов еще недостаточна. Это дело будущего.

        Так что же это такое - пространство и время?

        Как заметил один философ, если меня не спрашивают об этом, то я знаю, что это такое. И действительно, интуитивно каждый из нас представляет, что такое пространство и что такое время. Можно перечислить различные их свойства - протяженность, размерность, непрерывность и так далее. Но вот сказать, в чем же то основное, главное, что составляет суть этих феноменов, - задача чрезвычайно сложная.
        Немецкий философ Кант вообще считал пространство и время лишь свойствами нашего рассудка, нашей прирожденной способностью приводить в порядок расположение вещей и событий. Трудно, конечно, согласиться с тем, что пространство и время существуют лишь в нашей голове. Наоборот, все убеждает в том, что это - реальные, существующие независимо от нас свойства природы. Только эти свойства настолько общие, что трудно дать им конкретное определение.
        Можно думать, суть пространства и времени состоит в том, что… И вот тут, как говорится, мое перо дрогнуло. Ведь когда речь идет о сути самых общих, фундаментальных свойств природы, описание их также должно быть очень общим, абстрактным. Следует ли говорить об этом в популярной статье? Может быть, стоит ограничиться, как часто делается в подобных случаях, словами о том, что единого мнения здесь еще нет и проблема до конца не решена? Но едва ли это удовлетворит читателя. Статью о пространстве и времени прочитает далеко не каждый, для этого нужна особая склонность интересов, да и определенная подготовка - вопрос-то действительно очень сложный! И если уж читатель добрался до этого места, стоит попробовать назвать вещи своими именами.
        Итак, можно думать, в своем глубинном значении пространство - это то, что выражает устойчивость существования различных явлений и объектов в мире, а время - то, что характеризует их взаимодвижение, изменяемость. Кратко говоря, пространство и время - это структура сосуществования и изменения всего материального в мире.
        Очень абстрактные определения! Для того чтобы проникнуть в их смысл, приходится много раз, и так и сяк, примерять их к различным вещам и ситуациям. Но ничего не поделаешь.
        Пространство и время - это предельно общие понятия, более общих уже не придумаешь.
        Такие предельные понятия изучаются философией, которая как раз и является наукой о самых общих законах природы. В физических теориях пространство и время обычно понимают не так широко, включая в их определение различные конкретные свойства - протяженность, одномерность и однонаправленность времени и т.п. Следует, однако, помнить, что все эти свойства имеют ограниченную область применимости. Например, в математике известно много бесконечных пространств, где нет такого привычного для нас свойства, как длина. Возможно, некоторые из таких пространственно-временных структур и реализуются где-нибудь в глубинах микромира. Ну а то, что пространство может не иметь такого свойства, как различие правого и левого, - об этом уже говорилось выше. Если различие правого и левого считать обязательным, неотъемлемым свойством пространства, то пришлось бы признать, что некоторые микрообъекты существуют вне пространства. С определением пространства и времени следует быть очень осторожным - не зря философы используют для этого самые общие и абстрактные понятия.
        Древнегреческий ученый Пифагор был убежден в том, что в основе всех вещей и явлений лежит «гармония чисел». Он считал, что все размеры, объемы, длины - вообще все в мире должно выражаться целыми или дробными числами. Законы мира - это законы чисел. Казалось, наконец-то понята таинственная суть мироздания, причина его удивительной симметрии, порядка и целесообразности. Рассказывают, что Пифагор был так горд своим открытием, что уже не мог причислять себя к простым смертным. В мире есть три типа разумных существ, внушал он своим ученикам - боги, люди и он, Пифагор. И вдруг обнаружилось, что некоторые величины нельзя выразить никаким числом. Например, отношение длины окружности к ее радиусу или отношение сторон квадрата к его диагонали. Сегодня мы знаем, что для этого надо использовать иррациональные числа, но для Пифагора и его учеников это выглядело потрясающей загадкой, мистическим чудом. Они были настолько поражены своим новым открытием, что в течение многих лет тщательно скрывали его как одну из самых ужасных, необъяснимых тайн бытия.
        Подобные коллизии случались и позднее. Природа каждый раз преподносит сюрпризы, когда какие-либо ее конкретные свойства и законы объявляются универсальными, действующими всегда и всюду.
        В мире все имеет свою конкретную, ограниченную область применимости, и мы должны быть готовы к тому, что наукой будут открыты такие диковинные свойства пространства и времени, которые мы сейчас не можем себе и представить, известные же нам свойства, наоборот, в области новых явлений окажутся неприменимыми, утратившими свою силу. Сохранится лишь то глубинное и очень абстрактное, что «ухвачено» философским пониманием пространства и времени. Впрочем, и оно может оказаться недостаточно общим…

Справка:

Барашенков Владилен Сергеевич (1929-2004), доктор физико-математических наук (1963), профессор (1969), с 1976 года начальник сектора математического моделирования объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, г. Дубна).