Движение в пространстве, пространство движения и геометрический образ движения: опыт топологического подхода

Аспирант О.С. Васильев, доктор педагогических наук Н.Г. Сучилин, Российский государственный университет физической культуры, спорта и туризма, Москва

…гимнастика, этот прекрасный и странный вид спорта, сделавший своим предметом движения, не известные в повседневном, "разумном" обиходе

<…>

подобно тому, как музыка слагается из звуков, не известных живой природе…

Ю.К. Гавердовский [18]

Введение. Методология науки и ее предмет в прошлом веке претерпели существенные изменения. Согласно известному изречению W. Weaver (1948), классическая наука имела дело либо с организованной простотой, либо с неорганизованной сложностью, тогда как предметом современной науки является организованная сложность. Как следствие этого господствующая в классической науке парадигма Декарта и Галилея, требующая расчленения проблемы на возможно большее число элементарных составных частей и изучения каждой из них в отдельности, была элиминирована системным подходом, где в качестве основного методологического принципа выступает принцип целостности.

Современный постнеклассический этап развития научной мысли характеризуется становлением новой мировоззренческой парадигмы: на смену идеям борьбы противоположностей выступают интегративные концепции и принципы взаимодополнения; на смену аристотелевой логике - системы многозначной и нечеткой логики. Одним из первых отсутствие причинно-следственной детерминированности окружающего нас мира осознал Ангелиус Силезиус (1624-1677): "Роза есть без "почему"; она цветет потому, что она цветет, не обращая на себя внимания, не спрашивая, видят ли ее".

От принципов однозначности и детерминизма классического мировоззрения (классическая механика) современная научная мысль подошла к многозначности; от измеримости к неизмеримости и несоизмеримости, к рассмотрению открытых динамических систем, неустойчивых и переходных процессов, явлений самоорганизации, хаоса, флуктуации, бифуркации и неустойчивости. Предложенный Н. Бором (1927) принцип дополнительности о применении на определенном этапе познания взаимоисключающих понятий и представлений давно вышел за рамки квантомеханических представлений. Необходимость взаимосвязи и единого рассмотрения объекта, субъекта и средства познания также преодолевает рамки квантомеханических подходов. Принцип неопределенности В. Гейзенберга (1927) фактически ознаменовал переход от классического лапласовского механистического детерминизма к динамическому вероятностному детерминизму и индетерминизму. Мир стал видеться не как скопление объектов, а как система сложных системных взаимоотношений частей и единого целого. Последние достижения в системном анализе, опирающиеся на теорему К. Геделя о неполноте (1931), показывают невозможность выбора наилучшей системы, структуры, конструктивного пространства для непротиворечивого описания поведения сложного объекта, каким является движение человеческого тела.

Говорить о подчинении природы известным на современном этапе развития научной мысли законам физики уже не приходится - слишком много (и часто взаимоисключающих) моделей описания окружающего нас мира предлагает современная наука. Тем не менее современная наука строится на гипотезе о наличии внутренней упорядоченности и закономерностей в явлениях природы, к которым и относится движение человека. Поиск этой внутренней упорядоченности природы и является одной из основных целей современной науки.

Разрозненные эмпирические геометрические представления древности постепенно оформились в стройные физико-математические теории, но фундаментальный вопрос о взаимосвязи идеального и материального до сих пор остался без ответа. Чему присущи геометрические структуры: природе или нашим представлениям о ней, самому движению в пространстве или геометрическому образу этого движения? Уверенность в том, что геометрия внутренне присуща природе, а не нашим представлениям о ней, берет начало в греческой философии. С тех пор на протяжении веков окружающее нас пространство рассматривалось как абстрактно-геометрическое.

В новое время с позиций классической физики наше пространство рассматривалось как трехмерное, однородное и изотропное, не зависящее от находящихся в нем материальных тел и подчиняющееся евклидовой геометрии. А время - как однородное и одномерное, то есть как независимое измерение. Такое пространство И. Кант рассматривал как эмпирическую реальность, априорную по отношению к опыту. Пространство у Канта не есть внешний объект чувств: время не есть внутренний, в котором мы воспринимаем вещи и их действия, но формы нашей способности действовать.

Но уже И. Ньютон подразумевал два вида пространства: относительное, с которым люди встречаются путем измерения пространственных соотношений между телами, и абсолютное - пустое вместилище тел, трехмерное евклидово пространство, то есть фактически различал пространство движения и движение в пространстве.

В механике Ньютона на свойства пространства никак не влияло происходящее в нем движение материи; "геометрия" и "динамика" в ньютоновской механике были независимы друг от друга. Глубочайшая идея взаимосвязи и взаимообусловленности движения и пространства принадлежит А. Пуанкаре.

Пространство в релятивистской физике и физике микромира имеет более сложную геометрию, более сложное строение. На смену трехмерному евклидову пространству классической физики пришел четырехмерный континуум пространс