1

Przestrzenno-czasowe istnienie materii

Materialnie istnieje tylko to, co istnieje w czasie

i przestrzeni.

Można mówić tylko o tym, co jest w czasie

i przestrzeni.

Tylko materialne rzeczy istnieją.

Pojęcia czasu i przestrzeni mogą być różnie definiowane w zależności od przyjętej

koncepcji filozoficznej. W odniesieniu do czasu np. można mówić o koncepcjach:

obiektywistycznej, subiektywistycznej i pośrednich.

Definiując pojęcie przestrzeni należy wyjść od pojęcia rozciągłości i związanej z nią

odległości, które to atrybuty nieodłącznie przysługują rzeczom materialnym. Trzeba bowiem

podkreślić, że każde ciało, przedmiot materialny jest rozciągły, czyli zajmuje określone

miejsce w przestrzeni. Jest to przestrzeń rozumiana inaczej niż w naukach abstrakcyjnych, tj.

w matematyce, gdzie mówi się czasami o obiektach, którym nie przysługuje rozciągłość.

Pojęcia takie, jak punkt są wynikiem myślowego procesu abstrahowania.

Powracając jednakże do sposobu definiowania przestrzeni na gruncie materializmu,

gdzie pojęcie to stosuje się zamiennie z pojęciem rozciągłości. Dzięki rozciągłości możliwe

jest liczbowe określenie wymiarów wszystkich przedmiotów istniejących realnie, określeniu

przestrzeni „zajmowanej” przez dane obiekty. Od czasów Kartezjusza używa się

uproszczonego schematu, który pozwala na określenie takiego miejsca za pomocą

współrzędnych wyznaczających położenie ciała w układzie trzech prostych (w odniesieniu do

nich) prostopadłych symbolizujących płaszczyzny, przecinających się w jednym punkcie

(przestrzenny układ współrzędnych). Stąd można mówić o trójwymiarowym charakterze

przestrzeni. Koniecznym i wystarczającym bowiem warunkiem określania tychże wymiarów

jest zawsze posiadanie punktu odniesienia w postaci owych płaszczyzn.

Kolejną rzeczą, na którą trzeba zwrócić uwagę, jest charakter samego sposobu

istnienia rzeczy „oboksiebne”

1

. Ujęcie to polega na względności istnienia przestrzennego

przedmiotów – można mówić o miejscu zajmowanym przez daną rzecz jedynie poprzez

określenie jej stosunku (mierzonego w jednostkach miary przestrzeni) do innych (innej)

1

Taki termin wprowadza Z. Cackowski w: „Główne zagadnienia i kierunki filozofii”, Warszawa 1968, s. 138

i nast.

2

rzeczy. Jest to umowne rozgraniczenie polegające na określeniu przestrzeni zewnętrznej

względem innych rzeczy.

Przestrzenna forma istnienia materii jest to więc „objętość każdego ciała wynikająca z jego

rozciągłości, wymiary każdego ciała oraz odległości między ciałami „oboksiebnie”

istniejącymi, a mierzone liczbą przedmiotów o długości wzorcowej (przyjętej za miarę)

mieszczącą się między dwoma różnymi przedmiotami”

2

.

Istnienie

odrębnie w pewnym stopniu od siebie, to jeszcze nie jedyna cecha bytowania

rzeczy w przestrzeni. Wszystkie przedmioty podlegają bowiem wewnętrznym przemianom.

A proces taki wymaga już ujęcia w kategoriach przestrzeni i czasu. Mówiąc, że jeden stan

występuje po drugim czy też mierząc go liczbą zmian, wchodzimy już na płaszczyznę

czasowego istnienia materii. W tym przypadku za przesłankę przyjmujemy zmienność rzeczy,

która jest czynnikiem niezbędnym, by uniknąć bezczasowości świata, który byłby wówczas

absolutnie niezmienny.

Istnienie materii wyraża się zatem w jej różnorodności cechującej przestrzeń oraz

zmienności nieodłącznej dla pojęcia czasu. Owa zmienność i różnorodność przysługują

poszczególnym rzeczom i zdarzeniom materialnym, a nie czasowi i przestrzeni jako takim (tj.

czas i przestrzeń nie są samoistnymi przedmiotami fizycznymi). Z drugiej jednak strony

zauważyć trzeba, że: „tylko przedmioty i zdarzenia materialne istniejące i zachodzące

przestrzennie i czasowo są realne”

3

. Używamy terminów „czas” i „przestrzeń” w niejakim

uproszczeniu, mając rzeczywiście na myśli przestrzenne i czasowe istnienie materii.

Czas, w odróżnieniu od przestrzeni, jest jednowymiarowy, można ponadto wyróżnić

kierunek jego „przepływu”: od przeszłości do teraźniejszości. Możemy więc przestawiać

rzeczy w przestrzeni w zasadzie bez ograniczeń, czego nigdy nie da się uczynić w czasie. Nie

jest bowiem możliwe przemieszczanie się w

kierunku odwrotnym, tj. od zdarzeń

wcześniejszych do przeszłych. Takie rozróżnienie nie implikuje w żadnym wypadku zupełnej

niezależności przestrzeni i czasu. Wręcz przeciwnie, zmiany o charakterze przestrzennym

mają swój wyraz również w aspekcie czasowym.

Stało się to oczywiste w świetle teorii względności Einsteina. W oparciu o te odkrycia

sformułowane zostało pojęcie „czasoprzestrzeni” jako kontinuum czterowymiarowego

złożonego z trzech wspomnianych wymiarów przestrzeni i jednego wymiaru czasu.

2

Ibidem, s. 139.

3

Ibidem, s. 140.

3

Przestrzeń i czas, jako uniwersalne kategorie, niezbędne dla opisywania

rzeczywistości materialnej (czyli każdej;)), są przedmiotem zainteresowań wielu dziedzin

nauki. Badania te koncentrują się na badaniu stosunków czasoprzestrzennych na gruncie

geometrii, fizyki, jak również filozofii.

Geometria polega na abstrahowaniu od wszystkich, poza strukturą przestrzenną, własności

przedmiotów. Pozwala to tworzyć konstrukcje myślowe i analizować również urojone

stosunki przestrzenne np. w

teoriach mówiących o

więcej niż trójwymiarowych

przestrzeniach.

„Przyjęło się uprawiać geometrię abstrahując od jakichkolwiek związków między jej

pojęciami i doświadczeniem. Oddzielanie tego, co ma charakter czysto logiczny, od tego, co

jest związane z doświadczeniem, które jest ze swej istoty niepełne, posiada swoje zalety. (…)

musimy (jednak) powiązać podstawowe pojęcia geometrii z obiektami przyrody; bez takiego

związku geometria nie przedstawia wartości dla fizyki. Fizyka interesuje o ile twierdzenia

geometrii są prawdziwe”

4

.

W podobnym kontekście można interpretować zainteresowania filozofii. Jej dociekania

dotyczą tego, w jakiej mierze teorie geometryczne mają swoje odzwierciedlenie

w rzeczywistej strukturze świata fizycznego.

Główne koncepcje czasu i przestrzeni (filozofii oraz fizyki) można zaprezentować

w sposób następujący:

Substancjalna

i absolutystyczna

Absolutystyczno –

subiektywistyczna

Atrybutywistyczna

(relatywistyczna)

Przestrzeń

Czas

Są bytami istniejącymi

niezależnie od świata

materialnego i nie wynikają

z jego struktury.

Są to kategorie subiektywne

(absolutne), istniejące

niezależnie od doświadczenia.

Są własnościami ciał, a więc

w tej mierze są od nich

zależne.

Przedstawici

ele:

Demokryt, Newton

Kant

Arystoteles, Leibniz, Engels

W koncepcji Demokryta przestrzeń istnieje niezależnie od atomów, jest nią próżnia

i w takim ujęciu przestrzeni (jako istniejącemu niebytowi) nie przysługuje rozciągłość.

Rozciągłość charakteryzuje wyłącznie same atomy, ale nie w kategoriach przestrzenności.

Przestrzeń czyli próżnia jest swoistym układem odniesienia (o charakterze absolutnym),

dzięki któremu można mówić o ruchu atomów.

4

A. Einstein, Istota teorii względności, Warszawa 1958, s. 14-15; cyt. za: ibidem, s. 142.

4

I. Newton rozróżniał ruch absolutny i względny. Pierwszy był właśnie tym ruchem

w odniesieniu do jakiegoś absolutnego układu odniesienia – tak ujęta przestrzeń jest wiecznie

taka sama, ciągła i nieruchoma, bezcielesna, nie poddaje się żadnym oddziaływaniom i nie

oddziałuje na żadne ciała, jest przy tym nieskończona i jednorodna. Ruch względny natomiast

może być postrzegany tylko jako zmiana położenia przedmiotu względem innego/innych.

„Przestrzeń względna jest jakimś ruchomym wymiarem lub miarą przestrzeni absolutnej;

którą nasze zmysły określają przez swe położenie wobec ciał i która potocznie brana jest za

nieruchomą przestrzeń…”

5

.

Podobnie czas u Newtona ma charakter absolutny. Jest zupełnie niezależny i prawdziwy

w interpretacji matematycznej, co odróżnia go od czasu potocznego, który jest względny oraz

pozorny, a wyrażamy go za pomocą umownie przyjętych jednostek (godzina, miesiąc).

Zaprezentowane powyżej stanowisko Newtona, traktujące przestrzeń w

kategoriach

absolutnych, wynika z tego, iż do XIX wieku jedyną znaną teorią przestrzeni była geometria

euklidesowa.

Nie jest zatem również zaskakującą teoria Kanta, która czas i przestrzeń interpretuje

na gruncie absolutyzmu geometrii Euklidesa. Stanowisko Kanta, dla którego przestrzeń

absolutna i czas absolutny są właściwościami umysłu różni się jednak zasadniczo od

koncepcji Newtona, dla którego istnieją one od naszego umysłu niezależnie (od rzeczy

postrzeganych). Kant twierdzi, że przestrzeń i czas nie przysługują rzeczom samym w sobie,

lecz samemu tylko ich stosunkowi do zmysłowości. Przestrzeń jest to „forma wszystkich

zjawisk zewnętrznych, w której jedynie mogą nam być dane przedmioty zmysłów”

6

. Zarówno

geometria, jak i przestrzeń są niezależne od doświadczenia (a tym samym również od materii)

i subiektywistyczne (są bowiem kategoriami oglądu). Dla Kanta przestrzeń jest apriorycznym

tworem, niezależnym od doświadczenia, danym nam wcześniej i tym samym kształtującym

niejako owo doświadczenie (wszystko, co postrzegamy), możliwym do opisania dzięki

geometrii.

Na innym biegunie umieścić można natomiast koncepcję Arystotelesa i

jego

kontynuatorów. W ujęciu tym nie występuje konieczność istnienia jakiejkolwiek przestrzeni,

która miałaby charakter absolutny. Jest to możliwe dzięki założeniu, że wszystkie ciała

poruszają się zawsze względem siebie (i ruch tylko w ten sposób może być postrzegany).

Przestrzeń (jako „próżnia” czy „niebyt”) nie może mieć też wymiarów, gdyż mogą je mieć

5

Ontologia. Antologia tekstów filozoficznych, pod red. M. Hempolińskiego, Wrocław 1994, s. 299.

6

I. Kant, Prolegomena do wszelkiej przyszłej metafizyki, która będzie mogła wystąpić jako nauka, przeł.

B. Bornstein, Kraków 1960, s. 54.

5

wyłącznie ciała materialne. Przestrzeń jest więc „własnością ciał zbieżną z

ich

rozciągłością”

7

.

Niezależne istnienie „bytów” takich, jak przestrzeń i czas, kwestionuje również

G.

W.

Leibniz (przeciwnik I.

Newtona). „Przestrzeń według niego – to porządek, to

wzajemne rozmieszczenie indywidualnych ciał istniejących na zewnątrz siebie; czas

natomiast – to porządek zmieniających się zjawisk lub stanów ciał”

8

. Są one zatem

zjawiskami względnymi: porządek współistnień (ciał) i porządek następstw (powszechna

forma zmiany rzeczy).

W duchu relatywizmu utrzymują się również poglądy Engelsa na czas i przestrzeń.

Materia, jako różnorodna i wciąż się zmieniająca, przybiera dwie formy, dzięki którym może

w ogóle istnieć – są to właśnie czas i przestrzeń. Sensowne jest mówienie o nich jedynie

w odniesieniu do konkretnych rzeczy istniejących realnie, jako takie czas oraz przestrzeń nie

mają samodzielnego bytu (nie istnieją realnie). Są to bowiem zjawiska, które istnieją

wyłącznie w umyśle podmiotu poznającego, są abstrakcyjne i subiektywne, a o stosunkach

przestrzenno-czasowych można mówić o tyle, o ile odnoszą się one do konkretnych rzeczy

postrzegalnych za pomocą zmysłów.

Materializm dialektyczny, a więc dział marksizmu zajmujący się zagadnieniami

ontologicznymi, odrzucając tzw. „materializm mechanistyczny” (nienadążający za postępem

i nowymi odkryciami w dziedzinie fizyki i chemii), przyznał materii status uniwersalny

i niezależny. Najważniejszym zaś atrybutem tak pojętej materii jest ruch (wszelka zmiana;

samorozwój). Przede wszystkim natomiast materializm dialektyczny zerwał z omówioną

powyżej absolutną koncepcją czasu i przestrzeni na rzecz teorii relacyjnej. Czas oraz

przestrzeń odnoszą się więc do wszelkich, uniwersalnych własności przedmiotów i procesów

realnie zachodzących w przyrodzie, ale nie istnieją odrębnie „poza” materią. Należałoby

zatem używać określeń bardziej precyzyjnych: „zjawiska są rozmieszczone jedno obok

drugiego” oraz „zjawiska istnieją jedno po drugim” (zamiast: porządek przestrzenny

i porządek czasowy).

Współczesna fizyka również przyjmuje, iż czas i przestrzeń są tylko formami

parametryzacji procesów materialnych

9

. Nową perspektywę otworzyły w tej kwestii odkrycia

Łobaczewskiego (i Riemanna), a więc geometrie nieeuklidesowe oraz inne nowe zagadnienia

współczesnej nauki: teoria względności czy teoria pola. Konsekwencją takiego

7

Z. Cackowski, op. cit., s. 146.

8

Ibidem.

9

Ontologia…, op. cit., s. 328-329.

6

innowacyjnego podejścia była między innymi filozofia konwencjonalizmu, której początek

dał H. Poincare. Podobnie odkrywcze i nowatorskie zarazem były również osiągnięcia

w dziedzinie fizyki: teoria pola M. Faradaya oraz teoria fal elektromagnetycznych Maxwella.

Wówczas zmienił się nieco pogląd na samą przestrzeń. Skoro bowiem zaczęto traktować pole

elektromagnetyczne jako powszechne, będące swoistą formą materii, przestrzeń mogła nabrać

cech istnienia materialnego. Był to więc kolejny argument przeciwko teoriom

absolutystycznym (Demokryt, Newton). W takim kontekście można doszukiwać się powiązań

i zależności (oddziaływania rzeczy na samą przestrzeń) pomiędzy przestrzenią o charakterze

materialnym i cząsteczkami wytwarzającymi owe pole. Wyniki badań Maxwella i Lorentza

wskazały na istnienie zależności pomiędzy ruchem elektronu a

zmianą pola

elektromagnetycznego. Tym samym dowiedziono, iż rozciągłość ciał

10

należy łączyć

z natężeniem pola i prędkością ruchu tychże ciał.

Podobnie stało się w

przypadku innych elementów wcześniejszych koncepcji.

W świetle kolejnych odkryć – na przykład próżni (Guericke), którą w rzeczywistości określa

się rozrzedzone powietrze – utrzymanie niektórych poglądów okazało się niemożliwe. Nurt

zapoczątkowany przez Demokryta, w który wpisuje się również teoria Newtona (założenie

o istnieniu próżni absolutnej, przestrzeni nie mającej żadnego wpływu na znajdujące się

w niej ciała, jak również nie odbierającej żadnych impulsów od tychże ciał), nie miał już racji

bytu. Przyjęto zatem nowe założenie w fizyce: materialna ze swej natury przestrzeń (gdyż

wypełniona przez pole) oraz materialne cząstki (wytwarzające pole) oddziałują na siebie

wzajemnie. Rozwijały się takie dziedziny jak elektrostatyka i elektrodynamika (ładunek

elektryczny wytwarza pole elektryczne, a

w

trakcie ruchu także pole magnetyczne).

Podsumowując: „…teoria pola doprowadziła do odrzucenia pojęcia absolutnie pustej

przestrzeni i wskazała na zależność przestrzenno-czasowej charakterystyki ciał od prędkości

ruchu tych ciał”

11

.

Newtonowskie pojęcia absolutnego, „prawdziwego” czasu i przestrzeni, istniejących

niezależnie od siebie i odrębnie od materii – musiały ulec przekształceniu. Dokonało się to

w sposób najbardziej wyraźny w teorii względności Alberta Einsteina. Czas okazał się jednak

podlegać zmianie pod wpływem zmiany parametrów przestrzennych, a tym samym układ

odniesienia stał się elementem istotnie różnicującym wyniki pomiarów (zrezygnowano

z założenia równoczesności). Wprowadzony został czwarty wymiar czasu, obok

trójwymiarowej przestrzeni. Warto przypomnieć zasady szczególnej teorii względności:

10

Inaczej można określić rozciągłość ciał jako ich charakterystykę przestrzenną.

11

Z. Cackowski, op. cit., s. 153.

7

I „We wszystkich układach poruszających się względem siebie ruchem jednostajnym

i postępowym (takie układy nazywa się układami inercjalnymi) prawa rządzące ruchem ciał,

prawa przyrody są jednakowe”

12

.

Powyższa zasada odnosi się również do fizyki newtonowskiej, ale z wyłączeniem zjawisk

elektrodynamicznych.

II

„…prędkość światła wynosi c (300 000 km/s) we wszystkich układach inercjalnych.

(…) prawa ruchu we wszystkich układach inercjalnych są jednakowe, niezmienne, co

oznacza, że wszystkie układy inercjalne są sobie równoważne”

13

.

Światło rozchodzi się z równą prędkością niezależnie od układów poruszających się ponadto

względem siebie

14

.

Odkrycia Einsteina potwierdziły tezy o ścisłym powiązaniu czasu i przestrzeni,

wprowadziły na stałe do języka fizyki pojęcie czterowymiarowego kontinuum przestrzenno-

czasowego (czas jest właśnie owym czwartym wymiarem). Stało się to między innymi

w wyniku badań prowadzonych nad zagadnieniem równoczesności. Skoro: „dwa zdarzenia są

równoczesne wówczas i tylko wówczas, jeżeli dwa sygnały wysłane z punktów, w których

zdarzenia zachodzą, w momencie zajścia tych zdarzeń spotykają się w połowie odległości

istniejącej między tymi zdarzeniami”

15

, aby ten warunek został spełniony, sygnały muszą

mieć jednakową prędkość. Takie wymogi spełnia właśnie światło rozchodzące się ze stałą

prędkością. Istotne jest, iż wykazanie równoczesności zdarzeń nie byłoby możliwe przy

wykorzystaniu wyłącznie kategorii czasu. Niezbędne jest odwołanie się do określonego

układu przestrzennego.

Kontynuując wątek wniosków wyciąganych na gruncie teorii względności, należy

jeszcze zwrócić uwagę na fakt, iż zmienność czasu i przestrzeni uzależniona jest od prędkości

poruszającego się układu (ciała, „zegara”). Jeżeli za punkt obserwacji przyjąć jeden układ

(„w spoczynku”), poruszające się ciało – w miarę wzrastającej prędkości – zmniejsza swoje

wymiary (przestrzenne). Czas również płynie wówczas odpowiednio wolniej (stąd wynika

tzw. paradoks bliźniąt).

Trzecia konsekwencja dotyczy zależności biegu czasu i charakteru przestrzeni od

natężenia pola grawitacyjnego. Wraz ze wzrostem siły grawitacji (zbliżaniem się do wielkich

mas), zmienia się upływ czasu – płynie on wolniej. Analogicznie można tę kwestię odnieść do

12

Ibidem, s. 154.

13

Ibidem, s. 155.

14

Wcześniejsza hipoteza zaproponowana przez Lorentza głosiła, iż prędkość światła jest stała, ale w odniesianiu

do układu absolutnego, którym miał być „spoczywający eter”.

15

Z. Cackowski, op. cit., s. 156.

8

charakteru przestrzeni. Materialna, wypełniona polami przestrzeń zakrzywia się pod

wpływem oddziaływania siły grawitacji (w wyniku interakcji pola ze skupiskami materii).

Dzięki powyższym dokonaniom z zakresu fizyki, możliwe stało się konstruowanie

innowacyjnych teorii również na gruncie innych nauk – geometrie nieeuklidesowe (XIX w.).

Do opisu przestrzeni zakrzywionych (skoro w świetle nauki zostało to dopuszczone) należy

bowiem stosować inne kryteria. Takie naukowe uzasadnienie geometrii nieeuklidesowych

pozwala wyciągnąć wnioski odnośnie konwencjonalizmu Poincarego – okazuje się on nie we

wszystkich przypadkach uzasadniony. Konsekwencją jest stwierdzenie, iż: „prawdziwe są

tylko te (koncepcje), które mogą świat (jego rzeczywistą strukturę) adekwatnie opisywać”

16

.

W odniesieniu do pojmowania czasu i przestrzeni, teoria względności dyskredytuje

wszelkie koncepcje powstałe na gruncie substancjalizmu i absolutyzmu, a korzystnie wpływa

na uprawomocnienie koncepcji związanych z nurtem atrybutywizmu oraz relatywizmu.

Na

zakończenie podkreślić można więc raz jeszcze: „Przestrzeń i czas (…) to

powszechne formy istnienia różnorodnej i zmieniającej się materii”

17

.

16

Ibidem, s. 158.

17

Ibidem.