Пространство и время с позиции современного научного познания

Содержание 

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Сущностные характеристики пространства и времени

   с позиции современного научного познания……………………………..4

2. Межнаучный характер пространственно-временных представлений

   в современной науке…………………………………………………….....8

3. Значение понятий пространства и времени для естественных

   и гуманитарных наук……………………………………………………..11

Заключение…………………………………………………………….................19

Список  литературы………………………………………………………………20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

     В философии пространство и время признаются всеобщими формами существования материи. Пространство и время не существуют вне материи и независимо от нее. Для их описания в естествознании исторически формировались различные представления о пространстве и времени.

      Пространство  и время относятся к фундаментальным  понятиям, которыми философы занимались с давних времен. В двадцатом веке представления об этих понятиях были основательно уточнены. В понимании  многих античных мыслителей существовало представление об абсолютном и пустом пространстве, заполненным неким мировым и неподвижным эфиром. Эти представления древних философов по мере накопления научных знаний о природе вещества, характера взаимодействия тел, строения и структуры материального мира постепенно преобразовывались.

        Открытия современной физики  привели к необходимости серьезного  пересмотра таких понятий, как  пространство, время, материя, объект  и т.д.; а поскольку эти понятия  являются основополагающими для  мировоззрения, то необходимы  были и кардинальные перемены. Влияние данных перемен позволяет говорить об актуальности выбранной темы, т.к. они обусловили возникновение совершенно нового взгляда на мир, формирование которого продолжается под воздействием современных научных разработок.

        Целью данной работы является проследить взаимосвязь между понятиями современной физики (пространство и время), показать различные представления о сущности данных понятий, выявить их основные характеристики и показать значение этих понятий для современных наук. 
 
 
 
 

1. Сущностные  характеристики пространства и времени

с позиции современного научного познания 

     Пространство есть категория для обозначения протяженности и структурности всех материальных объектов.

     Время есть категория для обозначения длительности существования и последовательности смены состояний всех материальных объектов.                                                       

          Пространство и время как всеобщие  и необходимые формы бытия  материи являются фундаментальными категориями в современной физике и других науках. Физические, химические и другие величины непосредственно или опосредованно связаны с измерением длин и длительностей, т.е. пространственно-временных характеристик объектов.

     В естествознании же вплоть до начала XX в. превалировала концепция абсолютного (математически истинного) пространства и времени, которые рассматривались как внешние условия бытия материи. Основные идеи этой концепции в классическом виде были сформулированы еще Исааком Ньютоном. Абсолютность пространства и времени в этом случае понимается как их самодостаточность или полнейшая независимость от чего бы то ни было. Время в этой концепции рассматривалось как бесконечный, равномерный, «равнодушный» ко всему поток длительности; а пространство — как некая бесконечная пустая протяженность, пассивное «вместилище» всех материальных тел. И что бы в этом мире ни происходило, какие бы ни случались в нашей Вселенной катаклизмы, пространство и время от этого никак не изменятся. И, сохраняя все свои свойства, продолжат играть роль абсолютной системы отсчета для любых возможных событий [Лавриенко 2006: 102].

     В начале 20-го века была создана теория относительности, которая заставила  отказаться от субстанциальной концепции. Специальная теория относительности  А.Эйнштейна продемонстрировала, что многие пространственно-временные свойства, считавшиеся до сих пор неизменными, абсолютными, фактически являются релятивными. Так, в данной теории утратили свой абсолютный характер такие пространственно-временные характеристики, как длина, временной интервал, понятие одновременности. Все эти характеристики оказываются зависящими от взаимного движения материальных объектов.

     Общая теория относительности (1916г.) дала новые  подтверждения правильности реляционной  концепции пространства и времени, показав зависимость пространственно-временных свойств от характера движения и взаимодействия материальных систем и подтвердив правильность трактовки пространства и времени как основных форм существования материи, в качестве содержания которых выступает движущаяся  материя [Эйнштейн 2000: 45-46].

     Основная  идея Эйнштейна была проста: материальным носителем тяготения является само пространство (точнее, пространство-время). Тот факт, что гравитацию можно  рассматривать как проявление свойств  геометрии четырёхмерного неевклидова пространства, без привлечения дополнительных понятий, есть следствие того, что все тела в поле тяготения получают одинаковое ускорение («принцип эквивалентности» Эйнштейна). Четырёхмерное пространство - время при таком подходе оказывается не «плоской и безразличной сценой» для материальных процессов, у него имеются физические атрибуты, и в первую очередь — метрика и кривизна, которые влияют на эти процессы и сами зависят от них. Если специальная теория относительности — это теория неискривлённого пространства, то общая теория относительности, по замыслу Эйнштейна, должна была рассмотреть более общий случай, пространство-время с переменной метрикой. Причиной искривления пространства-времени является присутствие материи, и чем больше её энергия, тем искривление сильнее. Ньютоновская же теория тяготения представляет собой приближение новой теории, которое получается, если учитывать только «искривление времени», то есть изменение временно́й компоненты метрики, g₀₀. Распространение возмущений гравитации, то есть изменений метрики при движении тяготеющих масс, происходит с конечной скоростью. Дальнодействие с этого момента исчезает из физики [Ландау 1988: 167-169].

     Поскольку пространство и время неотделимы от материи, правильнее было бы говорить о пространственно-временных свойствах и отношениях материальных систем. Но при познании пространства и времени ученые часто абстрагируются от их материального содержания, рассматривая их как самостоятельные формы бытия. Существует традиция выделения всеобщих и специфических свойств пространства и времени, а также особенностей пространства и времени в микромире и мегамире.

     К всеобщим свойствам пространства и времени относятся такие пространственно-временные характеристики, которые и неразрывно связаны и с другими ее атрибутами.

     Специфические (локальные) свойства проявляются лишь на определенных структурных уровнях, присущи только некоторым классам материальных систем.

     К всеобщим свойствам пространства и времени относятся следующие:

1. объективность и независимость от человеческого сознания и сознания других разумных существ в мире (если такие есть).
2. абсолютность – они являются универсальными формами бытия материи, проявляющимися на всех структурных уровнях ее существования.
3. неразрывная связь друг с другом и с движущейся материей.
4. единство прерывности и непрерывности в их структуре – наличие отдельных тел, фиксированных в пространстве при отсутствии каких-либо «разрывов» в самом пространстве.
5. количественная и качественная бесконечность, неотделимая от структурной бесконечности материи – невозможность найти место, где отсутствовали бы пространство и время, а также неисчерпаемость их свойств [http://www.studfiles.ru/dir/cat18/.../view97380.html].

     Общие свойства, характеризующие пространство и время, вытекают из их характеристик как основных, коренных форм существования материи. К свойствам пространства относятся

• протяженность;
• однородность и изотропность;
• трехмерность.

     Время обычно характеризуется такими свойствами как

• длительность;
• одномерность;
• необратимость;
• однородность.

     К наиболее характерным свойствам  пространства относится его трехмерность. Положение любого объекта может быть определено с помощью трех независимых величин. Время одномерно, ибо для фиксации положения события во времени достаточно одной величины. Под заданием положения события, объекта в пространстве или времени имеется в виду определение его координат по отношению к другим событиям и объектам. Факт трехмерности реального физического пространства не противоречит существованию в науке понятия многомерного пространства с любым числом измерений. Понятие многомерного пространства является чисто математическим понятием, которое может быть использовано для описания взаимосвязи различного рода физических величин, характеризующих реальные процессы. Если же речь идет о фиксации события в реальной физическом пространстве, то при использовании любой системы координат трех измерений всегда будет достаточно. И хотя до сих пор вопрос об обоснованности трехмерности пространства является открытым вопросом, решение его должно лежать в установлении связи трехмерности с фундаментальными физическими процессами.

     К специфическим свойствам пространства относятся однородность и изотропность. Однородность пространства означает отсутствие в нем каких-либо выделенных точек, а изотропность – равноправность всех возможных направлений. В отличие от пространства время обладает только свойством однородности, заключающимся в равноправии всех его моментов.

     Характерным специфическим свойством времени является его необратимость, которая проявляется в невозможности возврата в прошлое. Время течет от прошлого через настоящее к будущему, и обратное его течение невозможно. Прошлое порождает настоящее и будущее, переходит в них. К прошлому относятся только те события, которые уже осуществились, и превратились в последующие. Будущие события – это те, которые возникают из настоящих и непосредственно предшествующих им событий. Настоящее охватывает все те объекты, системы и процессы, которые реально существуют и способны к взаимоотношению между собой. Взаимодействие возможно лишь при одновременном существовании объектов. Отсюда следует, что время составляет как бы рамки для причинно-следственных связей [Найдыш 2006: 90-93].

     Одномерность времени проявляется в линейной, генетически связанной между собой, системе измерений. Если для положения тела в пространстве необходимо задать три координаты, то для определения времени достаточно одной. Если бы время имело не одно, а два, три и больше измерений, то это означало бы, что параллельно нашему миру существуют аналогичные и никак не связанные с ним миры – двойники, в которых те же самые события разворачивались бы в одинаковой последовательности.

     Однородность времени означает, что во времени все точки  равноправны, не существует преимущественной точки отсчета, любую можно принять за начальную.

     Указанные свойства пространства и времени  связаны с главными законами физики - законами сохранения. Если свойства системы  не меняются от преобразования переменных, то ей соответствует определенный закон сохранения. Это является одним из существенных выражений симметрии в мире. Симметрии относительно сдвига времени (однородности времени) соответствует закон сохранения энергии; симметрии относительно пространственного сдвига (однородности пространства) – закон сохранения импульса; симметрии по отношению поворота координатных осей (изотропности пространства) – закон сохранения момента импульса, или углового момента. Из этих свойств вытекает и независимость пространственно-временного интервала, его инвариантность и абсолютность по отношению ко всем система отсчета [http://www.hi-edu.ru/e-books/.../01/part-017.htm].