Пронстранство и время

     СОДЕРЖАНИЕ

Введение _________________________________________________________3

1. Концепции пространство и время___________________________________4

2. Теория относительности __________________________________________9

Заключение______________________________________________________17

Список литературы________________________________________________18 
 
 
 

      ВВЕДЕНИЕ

      Прошло  более 2500 лет с той поры, как  было положено начало  осмыслению времени и  пространства,  тем  не  менее,  и  интерес  к  проблеме  и  споры философов, физиков и представителей других наук вокруг  определения  природы пространства и  времени  нисколько  не  снижаются.  Значительный  интерес  к проблеме пространства и времени естественен и  закономерен,  влияния  данных факторов на все аспекты деятельности человека  нельзя  переоценить. 

      Понятие пространства - времени  является  важнейшим  и  самым  загадочным  свойством Природы  или,  по  крайней  мере,  человеческой  природы.  Представление   о пространстве времени подавляет наше воображение. Недаром  попытки  философов античности, схоластов средневековья и современных ученых, владеющих  знанием наук и опытом их истории, понять сущность времени  –  пространства  не  дали однозначных ответов на поставленные вопросы.

      Диалектический  материализм  исходит  из того, что "в мире нет ничего, кроме движущейся материи, и движущаяся  материя  не может  двигаться  иначе, как в  пространстве  и  во  времени". Пространство и время, здесь  выступают в качестве фундаментальных форм существования материи. 

      При написании работы использованы учебники, монографии и статьи из научных журналов по данной теме. 
 

       1. КОНЦЕПЦИИ ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ

      Классическая  физика рассматривала    пространственно -  временной  континуум  как  универсальную арену  динамики  физических   объектов.   В   прошлом   веке   представители неклассической физики  (физики  элементарных  частиц, квантовой   физики   и др.)  выдвинули  новые  представления о пространстве и  времени,  неразрывно связав эти категории между собой. Возникли самые разные концепции:  согласно одним, в  мире    вообще   ничего    нет,   кроме   пустого    искривленного пространства,  а  физические  объекты  являются  только  проявлениями  этого пространства¹.

      Другие  концепции  утверждают,  что   пространство   и   время присущи лишь макроскопическим объектам. Наряду с  интерпретацией  времени  – пространства философией физики существуют многочисленные  теории  философов, придерживающихся идеалистических взглядов, так Анри Бергсон  утверждал,  что время  может  быть  познано  только  нерациональной  интуицией,  а   научные концепции,  представляющие  время,  как  имеющее   какое-либо   направление, неверно интерпретируют реальность.

      Пространство  и время, как определяют их философы, — всеобщие формы существования материи, не существующие вне материи и независимо от нее. Пространство — математическая, физическая и философская категория. Время — физическая (но сейчас даже общее — естественнонаучная, так как и геологи, и биологи, и представители других естественных наук обосновывают необходимость использования понятия времени в своих исследованиях) и философская категория, как форма существования материи, заключающаяся в закономерной координации сменяющих друг друга явлений.

         Исторически первым из математических  пространств и наиболее известным издавна и в настоящее время является евклидово пространство, представляющее приближенный абстрактный образ реального физического пространства. Менее известны пространства Лобачевского, Римана, Гильберта, Жюлиа, Хаусдорфа, Мандельброта и другие. Вопрос о том, какое математическое пространство отражает общие свойства реального физического пространства, решается опытом (но так и не решено д сих пор — какое именно?).

         Пространственно-временные  отношения и закономерности — это очередной этап сложности реально (действительно) существующего мира, отношения, понимаемые первоначально на обыденном (созерцательном) уровне сознания, а в современную эпоху постигаемые на уровне научного сознания².

         С античных времен наиболее  известными были две концепции совместного рассмотрения пространства и времени. Одна из них идет от древних атомистов — Демокрита, Эпикура и Лукреция, позднее тщательно разработана Ньютоном, которые ввели понятие пустого однородного и бесконечного пространства, а время рассматривали как субъективное ощущение действительности. Другая концепция восходит еще к Аристотелю, разработана в Новое время Лейбницем, опиравшимся также на некоторые идеи Декарта. Все они фактически придерживались идеи о заполненном мировом пространстве (без пустоты), то есть идеи о тождестве протяженной материи и пространства.

      Ньютон представил понятия пространства и времени как особые начала, существующие независимо от материи и друг от друга. Абсолютное пространство, или пространство само по себе, есть пустое “вместилище тел”, оно неизмеримо и непознаваемо.

      От  абсолютного пространства Ньютон отличал  протяженность тел — их основное свойство, благодаря которому они  занимают определенные места в абсолютном пространстве, совпадают с этими  местами. Положения тел и расстояния между ними можно определить только по отношению к другим телам. Время так же абсолютно, как и пространство, есть чистая длительность, как таковая, равномерно текущая от прошлого к будущему. Оно является пустым “вместилищем событий”, которые могут его заполнять, а могут и не заполнять, ход событий не влияет на течение времени.

         Время универсально, непрерывно, бесконечно, одномерно. От абсолютного времени,  также неизмеримого, Ньютон отличал  относительное или обыденное  время. Парадокс ньютонова пространства и времени состоит в том, что не существует опытов, которые позволили бы измерять положение тела в пространстве или момент времени события — экспериментально можно измерять только расстояния между телами или промежутки времени между событиями.

      Таким образом, чтобы сопоставлять пространству и времени какие-либо физические величины, мы должны выбрать некоторое  тело, в качестве начала отсчета  расстояний, и некоторый момент времени, в качестве начала отсчета его  промежутков, что в конечном итоге ведет к необходимости введения некоторой системы отсчета. Вот с этого выбора и начинается ньютонова наука о движении — механика.

         Согласно концепции Лейбница, пространство и время не есть самостоятельные начала бытия. Пространство — это порядок взаимного расположения множества тел, сосуществующих вне друг друга, время — порядок сменяющих друг друга явлений или состояний тел³.

      Протяженность любого объекта не есть первичное  свойство, а обусловлено силами, действующими внутри объекта; внутренние и внешние взаимодействия определяют и длительность состояния. Что же касается самой природы времени как порядка сменяющих друг друга явлений, то оно отражает их причинно-следственную связь.

         В истории естественнонаучных  представлений о времени, как  отдельном феномене, можно выделить четыре его концепциии, группируемых обычно попарно.

      Первая  пара концепций времени расходится по вопросу о природе времени:

      1) субстанциальная концепция рассматривает  время как особую субстанцию, субстрат, наряду с пространством,  веществом и другими физическими характеристиками;

      2) реляционная концепция считает  время отношением (или системой  отношений) между физическими  событиями⁴.

      Вторая  пара концепций времени выражает разные точки зрения на процесс становления времени:

      1) статическая концепция считает события прошлого, настоящего и будущего существующими реально и в известном смысле одновременно, а становление и исчезновение материальных, физических объектов — это иллюзия, возникающая в момент осознания того или иного изменения;

      2) динамическая концепция, напротив, считает, что реально существуют только события настоящего времени, события прошлого уже реально не существуют, а события будущего еще реально не существуют. Видно, что в этих концепциях смешиваются физика и философия и как трудна и неоднозначна проблема времени.

         Укоренившиеся в науке ньютоновские  представления о пространстве  и времени изменились, когда в  физическую картину мира вошла  в конце XIX века концепция поля, как формы материальной связи  между объектами вещества, поля, как особой и самостоятельной формы материи. Казалось, что для рассмотрения поля, тогда только электромагнитного, нужна особая среда — эфир, заполняющий мировое абсолютное пространство, но это не нашло ни тогда, ни сейчас достоверного опытного подтверждения.

         Представления о новых свойствах  пространства и времени получили  новое развитие в научной дисциплине, получившей название специальная  теория относительности, или релятивистская  механика. Герман Минковский, развивая  представления Лоренца, Пуанкаре  и Эйнштейна о свойствах пространства и времени, заявил с трибуны съезда естествоиспытателей в 1908 году: “Воззрения на пространство и время... возникли на экспериментально-физической основе. В этом их сила. Их тенденция радикальна.

      Отныне  пространство само по себе и время само по себе должно обратиться в фикцию и лишь некоторый вид соединения обоих должен еще сохранить самостоятельность”. Так им было установлено единство пространства и времени, их объединение в пространство-время с четырьмя (три пространственных и одна временная) измерениями или координатами.

      Академик  Анатолий Логунов так определил сущность теории относительности, называя это утверждение постулатом: “Физические процессы протекают в четырехмерном пространстве, геометрия которого псевдоэвклидова” (иногда псевдоэвклидово пространство называют миром или пространством Минковского)⁵.

         Теория относительности исключает  представления о пустых (свободных)  пространстве и времени, имеющих  какие-то собственные измерения.  Дальнейшее развитие теории относительности в виде теории тяготения или общей теории относительности, осуществленное Эйнштейном, показало, что пространственно-временные отношения зависят также от концентрации масс, от распределения материи.

      Таким образом, была доказана несостоятельность как воззрений Канта, определившего пространство и время как априорные формы человеческого восприятия, природа которых неизменна и независима от материи, так и несостоятельность догматических воззрений Ньютона на абсолютное пространство и время.

2. ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

      Исходным  пунктом этой теории стал принцип  относительности классический принцип  относительности был сформулирован  еще Г. Галилеем: во всех инерциальных системах отсчета движение тел происходит по одинаковым законам. Инерциальными  называются системы отсчета, движущиеся друг относительно друга равномерно и прямолинейно.

      Галилей разъяснял это положение различными наглядными примерами. Представим путешественника  в закрытой каюте спокойно плывущего  корабля Он не замечает никаких признаков  движения. Если в каюте летают мухи, они отнюдь не скапливаются у задней ее стенки, а спокойно летают по всему объему. Если подбросить мячик прямо вверх, он упадет прямо вниз, а не отстанет от корабля, не упадет ближе к корме.

      Из  принципа относительности следует, что между покоем и движением - если оно равномерно и прямолинейно - нет никакой принципиальной разницы Разница только в точке зрения.                                            

      Например, путешественник в каюте корабля  с полным основанием считает, что  книга, лежащая на его столе, покоится. Но человек на берегу видит, что корабль плывет, и он имеет все основания считать, что книга движется и притом с той же скоростью, что и корабль. Так движется на самом деле книга или покоится?