Понятие «места» также весьма расплывчато. Является ли Лондон «местом»? Но земля вращается. Является ли земля «местом»? Но она обращается вокруг солнца. Является ли солнце «местом»? Но оно движется относительно звезд. В лучшем случае можно было бы говорить о месте в заданное время; но тогда неоднозначно, что такое заданное время, если только вы не ограничитесь одним местом. Так что понятие «места» испаряется.
Мы естественно мыслим вселенную пребывающей в одном состоянии в один момент времени и в другом — в другой. Это ошибка. Не существует космического времени, и поэтому мы не можем говорить о состоянии вселенной в заданный момент времени. И точно так же мы не можем однозначно говорить о расстоянии между двумя телами в заданный момент времени. Если мы возьмем время, соответствующее одному из двух тел, мы получим одну оценку; если время другого — другую. Это делает ньютоновский закон тяготения неоднозначным и показывает, что он нуждается в переформулировке, независимо от эмпирических свидетельств.
Геометрия также дает сбой. Прямая линия, например, считается некоторой траекторией в пространстве, части которой существуют одновременно. Теперь мы обнаружим, что то, что является прямой линией для одного наблюдателя, не является прямой линией для другого. Следовательно, геометрия перестает быть отделимой от физики.
«Наблюдатель» не обязательно должен быть разумом, а может представлять собой фотопластинку. Особенности «наблюдателя» в этой области принадлежат физике, а не психологии.
Пока мы продолжаем мыслить в терминах движущихся тел и пытаемся приспособить этот способ мышления к новым идеям с помощью последовательных поправок, мы будем лишь все больше и больше запутываться. Единственный способ разобраться — начать все сначала, используя события вместо тел. В физике «событие» — это все то, что, согласно старым понятиям, обладало бы как датой, так и местом. Взрыв, вспышка молнии, испускание световой волны атомом, прибытие световой волны к какому-то другому телу — любое из этого будет «событием». Некоторые цепочки событий составляют то, что мы считаем историей одного тела; некоторые составляют путь одной световой волны; и так далее. Единство тела — это единство истории; оно подобно единству мелодии, исполнение которой требует времени и которая не существует целиком ни в один отдельный момент. То, что существует в любой отдельно взятый момент, есть лишь то, что мы называем «событием». Возможно, слово «событие» в том значении, в каком оно используется в физике, не может быть полностью отождествлено с тем же словом, используемым в психологии; пока что мы имеем дело с «событиями» как компонентами физических процессов и не должны беспокоиться о «событиях» в психологии.
События в физическом мире имеют друг к другу отношения такого рода, которые привели к понятиям пространства и времени. Они имеют отношения порядка, так что мы можем сказать, что одно событие ближе ко второму, чем к третьему. Таким образом мы можем прийти к понятию «окрестности» события: грубо говоря, она будет состоять из всех событий, которые очень близки к данному событию. Когда мы говорим, что соседние события имеют определенное отношение, мы будем иметь в виду, что чем ближе два события друг к другу, тем ближе они к тому, чтобы иметь это отношение, и что они приближаются к его обладанию без ограничений по мере того, как их подводят все ближе и ближе друг к другу.
Два соседних события имеют измеримое количественное отношение, называемое «интервалом», которое иногда аналогично расстоянию в пространстве, а иногда — промежутку времени. В первом случае он называется пространственноподобным, во втором — времениподобным. Интервал между двумя событиями является времениподобным, когда одно тело может присутствовать в обоих — например, когда оба они являются частями истории вашего тела. Интервал является пространственноподобным в противном случае. В пограничном случае между ними интервал равен нулю; это происходит, когда оба события суть части одного светового луча.
Интервал между двумя соседними событиями есть нечто объективное в том смысле, что любые два аккуратных наблюдателя придут к одинаковой его оценке. Они не придут к одинаковой оценке расстояния в пространстве или промежутка времени между двумя событиями, но интервал представляет собой подлинный физический факт, одинаковый для всех. Если тело может свободно перемещаться от одного события к другому, интервал между этими двумя событиями будет равен времени между ними, измеренному часами, путешествующими вместе с телом. Если такое путешествие физически невозможно, интервал будет равен расстоянию, оцененному наблюдателем, для которого оба события одновременны. Но интервал является определенным только тогда, когда два события находятся очень близко друг к другу; в противном случае интервал зависит от маршрута, выбранного для путешествия от одного события к другому.
Для фиксации положения события в мире требуются четыре числа; они соответствуют времени и трем измерениям пространства в старом исчислении. Эти четыре числа называются координатами события. Они могут быть заданы по любому принципу, который присваивает соседние координаты соседним событиям; при соблюдении этого условия они чисто условны. Например, предположим, что самолет потерпел аварию. Вы можете зафиксировать положение аварии с помощью четырех чисел: широты, долготы, высоты над уровнем моря и среднего времени по Гринвичу. Но вы не можете зафиксировать положение взрыва в пространстве-времени с помощью менее чем четырех чисел.
Все в теории относительности идет (в некотором смысле) от соседа к соседу; здесь нет прямых отношений между удаленными событиями, таких как расстояние во времени или пространстве. И конечно же, нет никаких сил, действующих на расстоянии; по сути, если не считать удобной фикции, никаких «сил» вообще нет. Тела движутся по той траектории, которая является наиболее легкой в каждый момент в соответствии с характером пространства-времени в конкретной области, где они находятся; эта траектория называется геодезической линией.
Теперь будет замечено, что я свободно говорил о телах и движении, хотя и утверждал, что тела — это всего лишь определенные цепочки событий. Раз так, то, конечно, необходимо сказать, какие именно цепочки событий образуют тела, поскольку далеко не всякие непрерывные цепочки событий делают это, и даже не все геодезические линии. Пока мы не определили тот род вещей, который образует тело, мы не можем правомерно говорить о движении, поскольку оно предполагает присутствие одного тела в различных обстоятельствах. Следовательно, мы должны приняться за определение того, что мы имеем в виду под персистенцией тела и чем цепочка событий, образующая тело, отличается от той, которая ее не образует. Эта тема займет следующую главу.
Но в качестве предварительного шага может оказаться полезным приучить наше воображение работать в соответствии с новыми идеями. Мы должны отказаться от того, что Уайтхед восхитительно называет «напористостью» материи. Мы по привычке думаем об атоме как о бильярдном шаре; нам было бы лучше думать о нем как о призраке, который не обладает «напористостью» и тем не менее способен заставить вас летать. Мы должны изменить наши понятия как о субстанции, так и о причине. Утверждать, что атом персистирует, все равно что утверждать, будто персистирует мелодия. Если исполнение мелодии занимает пять минут, мы не мыслим ее как единую вещь, существующую на протяжении этого времени, а мыслим как серию нот, связанных так, чтобы образовывать единство. В случае с мелодией это единство эстетическое; в случае с атомом — каузальное. Но когда я говорю «каузальное», я не имею в виду ровно то, что это слово передает естественным образом. Здесь не должно быть никакой идеи принуждения или «силы» — ни силы контакта, которую мы воображаем, будто видим между бильярдными шарами, ни действия на расстоянии, которое некогда считалось составляющим гравитацию. Существует лишь наблюдаемый закон последовательности от соседа к соседу. За событием в один момент времени следует событие в соседний момент, которое с точностью до малых величин первого порядка может быть вычислено из более раннего события. Это позволяет нам сконструировать цепочку событий, каждое из которых приблизительно вырастает из чуть более раннего события в соответствии с внутренним законом. Внешние влияния сказываются лишь на малых величинах второго порядка. Цепочка событий, связанных таким образом посредством приближенного внутреннего закона развития, называется отдельным куском материи. Вот что я имею в виду, когда говорю, что единство куска материи каузально. Я объясню это понятие более полно в последующих главах.
ГЛАВА XI КАУЗАЛЬНЫЕ ЗАКОНЫ В ФИЗИКЕ
В прошлой главе мы говорили о замене пространства и времени пространством-временем и о том влиянии, которое это оказало на замену цепочек событий «вещами», мыслимыми в качестве субстанций. В этой главе мы рассмотрим причину и следствие в том виде, в каком они предстают в свете современной науки. Очистить наше воображение от посторонних примесей в этом вопросе по меньшей мере так же трудно, как и в отношении субстанции. Старомодное понятие причины фигурировало в динамике в качестве «силы». Мы все еще говорим о силах точно так же, как все еще говорим о восходе солнца, но мы признаем, что в одном случае, как и в другом, это не более чем удобный способ выражения.
Каузальность глубоко укоренена в языке и здравом смысле. Мы говорим, что люди строят дома или прокладывают дороги: «строить» и «делать» — оба эти понятия включают в себя причинность. Мы говорим, что человек «могущественен», имея в виду, что его волеизъявления служат причинами в широком диапазоне. Некоторые примеры причинности кажутся нам совершенно естественными, другие — в меньшей степени. Нам кажется естественным, что наши мышцы подчиняются нашей воле, и лишь размышление заставляет нас осознать необходимость поиска объяснения этого феномена. Кажется естественным, что когда вы ударяете кием по бильярдному шару, он приходит в движение. Когда мы видим лошадь, тянущую телегу, или тяжелый предмет, волочимый по земле с помощью веревки, мы чувствуем, будто полностью понимаем происходящее. Именно события такого рода породили веру здравого смысла в причины и силы.
Но на деле мир невероятно сложнее, чем это представляется здравому смыслу. Когда мы думаем, что понимаем какой-то процесс — я имею в виду под «нами» нерефлексирующую часть в каждом из нас, — на самом деле происходит то, что некая последовательность событий настолько привычна по прошлому опыту, что на каждом этапе мы ждем следующего этапа. Весь процесс кажется нам удивительно понятным, когда вмешиваются человеческие желания, например при наблюдении за игрой: то, что делает мяч и что делают игроки, кажется «естественным», и мы чувствуем, будто вполне понимаем, как этапы сменяют друг друга. Таким образом мы приходим к понятию так называемой «необходимой» последовательности. В учебниках говорится, что А является причиной Б, если за А «неизбежно» следует Б. Это понятие «необходимости» представляется чисто антропоморфным и не основанным ни на чем, что являлось бы обнаруживаемой чертой мира. Вещи происходят по определенным правилам; правила можно обобщить, но в конечном счете они остаются непреложными фактами. Если только правила не являются скрытыми условностями или определениями, нельзя привести никаких причин, почему они не могли бы быть совершенно иными.
Утверждать, что за А «неизбежно» следует Б, — значит говорить не более чем то, что существует некое общее правило, иллюстрируемое огромным числом наблюдаемых примеров и нигде не опровергаемое, в соответствии с которым за событиями вроде А следуют события вроде Б. У нас не должно быть никакого представления о «принуждении», как будто бы причина принуждает следствие произойти. Хорошей проверкой для воображения в этом отношении служит обратимость каузальных законов. Мы можем точно так же делать выводы назад, как и вперед. Когда вы получаете письмо, вы вправе сделать вывод, что кто-то написал его, но вы не чувствуете, что получение вами письма принудило отправителя написать его. Понятие принуждения ровно в такой же малой степени применимо к следствиям, как и к причинам. Утверждать, что причины принуждают следствия, столь же вводяще в заблуждение, как и говорить, что следствия принуждают причины. Принуждение антропоморфно: человека принуждают сделать что-то, когда он желает противоположного, но везде, где не замешаны человеческие или животные желания, понятие принуждения неприменимо. Наука занята лишь тем, что происходит, а не тем, что должно происходить.
Когда мы ищем в природе неизменные правила последовательности, мы обнаруживаем, что они не таковы, как их рисует здравый смысл. Здравый смысл говорит: за молнией следует гром, за ветром на море следуют волны и так далее. Правила подобного рода незаменимы в практической жизни, но в науке все они носят лишь приближенный характер. Если между причиной и следствием существует какой-либо конечный интервал времени, сколь бы малым он ни был, может произойти нечто такое, что помешает наступлению следствия. Научные законы могут быть выражены только в дифференциальных уравнениях. Это означает, что, хотя нельзя сказать, что именно произойдет по прошествии некоторого конечного времени, можно утверждать: если делать интервал времени все меньше и меньше, то происходящее будет все точнее и точнее соответствовать такому-то правилу. Если взять очень простой пример: я сейчас нахожусь в этой комнате; вы не можете сказать, где я окажусь через секунду, потому что может взорваться бомба и разнести меня в клочья, но если вы возьмете любые два малых фрагмента моего тела, которые сейчас находятся очень близко друг к другу, вы можете быть уверены, что по прошествии некоторого очень короткого конечного времени они все еще будут находиться очень близко друг к другу. Если секунда — это недостаточно короткий промежуток, вы должны взять меньший промежуток; вы не можете заранее знать, насколько короткий промежуток времени вам придется взять, но вы можете быть вполне уверены, что существует достаточно короткий промежуток.
Законы последовательности в физике, если не считать квантовых явлений, делятся на два рода, которые в традиционной динамике выступали как законы скорости и законы ускорения. За очень короткое время скорость тела изменяется весьма незначительно, и если взять время достаточно коротким, изменение скорости уменьшается без пределoв. Это то, что в прошлой главе мы назвали «внутренним» причинным законом. Затем существует воздействие внешнего мира, каким оно представало в традиционной динамике, которое проявляется в ускорении. Небольшое изменение скорости, происходящее за короткое время, приписывается окружающим телам, поскольку обнаруживается, что оно изменяется по мере их изменения и изменяется в соответствии с установленными законами. Таким образом, мы мыслим окружающие тела как оказывающие влияние, которое мы называем «силой», хотя оно остается столь же загадочным, как и влияние звезд в астрологии.
Теория тяготения Эйнштейна покончила с этой концепцией, по крайней мере в том, что касается сил гравитации. В этой теории планета, движущаяся вокруг солнца, движется по траектории, максимально приближенной к прямой линии, которую допускает окрестность. Предполагается, что эта окрестность является неевклидовой, то есть не содержит прямых линий в том смысле, как их воображал Евклид. Если тело движется свободно, как это делают планеты, оно соблюдает определенное правило. Пожалуй, проще всего сформулировать это правило следующим образом: предположим, вы берете любые два события, происходящие на Земле, и измеряете время между ними с помощью идеальных точных часов, которые движутся вместе с Землей. Предположим, некий путешественник на ковре-самолете тем временем совершал круизы по Вселенной, покинув Землю в момент первого события и вернувшись в момент второго. По его часам пройдет меньше времени, чем по земным часам. Именно это имеется в виду, когда говорят, что Земля движется по «геодезической», которая представляет собой наилучшее приближение к прямой линии, какое только можно найти в регионе, где мы живем. Все это, так сказать, геометрично и не включает в себя никаких «сил». Не солнце заставляет Землю вращаться вокруг него, а природа пространства-времени там, где находится Земля.
Даже это не совсем верно. Пространство-время не заставляет Землю вращаться вокруг солнца; оно заставляет нас говорить, что Земля вращается вокруг солнца. Иными словами, оно делает это описание происходящего самым кратким. Мы могли бы описать это на другом языке, который был бы столь же правильным, но менее удобным.
Упразднение «силы» в астрономии, возможно, связано с тем фактом, что астрономия опирается исключительно на чувство зрения. На Земле мы толкаем и тянем, мы прикасаемся к вещам и испытываем мышечное напряжение. Все это дает нам представление о «силе», но это представление антропоморфно. Чтобы представить себе законы движения небесных тел, подумайте о движениях предметов в зеркале; они могут двигаться очень быстро, хотя в зеркальном мире нет никаких сил.
То, что нам действительно приходится подставить на место силы — это законы корреляции. События можно объединять в группы по их корреляциям. Это все, что остается истинного в старом понятии причинности. И это не «постулат» или «категория», а наблюдаемый факт — счастливый, но не необходимый.
Как мы уже предполагали ранее, именно эти корреляции событий ведут к определению постоянных «вещей». Между электроном и лучом света нет существенной разницы в том, что касается субстанциональности. Каждое из них в действительности представляет собой цепочку событий или наборов событий. В случае с лучом света у нас нет искушения думать иначе. Но в случае с электроном мы мыслим его как единую постоянную сущность. Такая сущность вполне может существовать, но у нас не может быть никаких доказательств этого. То, что мы можем обнаружить, — это: (a) группа событий, распространяющихся наружу от центра — скажем, для определенности, события, составляющие волну света, — и приписываемых гипотетически «причине» в этом центре; (b) более или менее похожие группы событий в другое время, связанные с первой группой в соответствии с законами физики и поэтому приписываемые той же гипотетической причине в другое время. Но все, что мы должны предполагать, — это ряды групп событий, связанных между собой обнаруживаемыми законами. Эти ряды мы можем определить как «материю». Существует ли материя в каком-либо ином смысле, никто не может сказать.