Свойства пространства и времени с точки зрения современной науки

 
 
 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по  дисциплине «Концепция современного естествознания»

Вариант № 15

“Свойства пространства и времени с точки зрения современной науки” 

 
 
 
 
 
 

Архангельск 2011 
 
 

Содержание 

Введение…………………………………………………………………………3 

1. Сущностные характеристики пространства и времени с позиции современного научного познания………………………………………………5

 

2. Межнаучный характер пространственно-временных представлений в современной науке………………………………………………………..11

 
 

3. Значение понятий пространства и времени не только для естественных, но и для гуманитарных наук……………………………………………..14

 

Заключение…………………………………………………………………...16 

Список  использованной литературы………………………………………..17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

            Пространство и время относятся к фундаментальным понятиям, которыми философы занимались с древних времен. В двадцатом веке представление об этих понятиях были основательно уточнены. В понимании пространства и времени существовало первоначальное представление об абсолютном и пустом пространстве, заполненном 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.

        Время - одно из самых знакомых  человеку свойств нашего мира. И вместе с тем оно имеет репутацию самого загадочного: «Что же такое время?» И вместе с тем, едва ли многие люди считают загадочным пространство. Загадочность времени связана с его течением, с существованием потока времени, знакомого каждому человеку в личном опыте: под течением времени понимают его логическое свойство: настоящий момент, который мы называем “теперь, сейчас”, как бы постоянно движется в направлении будущего, увеличивая объем прошлого, оставляемого за собой.

          Тайна времени увлекала человеческий  разум не одно тысячелетие.  Самые глубокие умы человечества стремились проникнуть в нее. До сих пор не преодолены многие тупики, в которые заводила эта проблема. А когда удавалось освободиться от одних, настигали другие. Искусство и литература, наука, философия и теология вовлечены в этот нескончаемый процесс. Последние столетия бурно развивающаяся наука пролила некоторый свет на природу времени, изучив специфические для соответствующей области науки проявления временного. В итоге, оптимистические ожидания переросли в осознание того, что ускользает опять целостное проникновение в сущность времени.

       Физика Нового времени постаралась  освободиться от этой загадочности, исключив течение из своей конструкции времени. Ни одна из физических теорий классического периода развития науки не обращается к потоку времени.

        Пространство же никогда не  вызывает такого личностного  чувства, и обычно представляется  более ясным, чем время. Но иногда, при особой ситуации в культуре, и пространство приобретает лика загадочности. Иногда человека тревожат вопросы о размерности пространства: нет ли в других размерностях чего-либо, с чем мы, не подозревая, соприкасаемся. Или его волнуют “размеры” мира: является Вселенная конечной или бесконечной, ограниченной или безграничной. Ведь представления человека о пространстве, в котором живет он и существует природа, и с которым, прежде всего, ассоциируется у человека представление о пространстве, есть пространство Вселенной, которое изучается в космологии. Вместе с проблемой начала мира и его судьбы. 

        Открытие электромагнитных явлений,  микрочастиц и переход к пониманию двойной природы материи – корпускулярной и волновой, а в затем создание специальной и общей теории относительности позволяет сейчас говорить о том, что пространство и время связаны между собой, свойства пространства определяются распределением и движением в нем материи. В начале 20 века стало ясно, что время не едино для всей Вселенной.  
 

     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Сущностные  характеристики пространства и времени с  позиции современного научного познания

 

     Исследования характеристик пространства  и времени целесообразно начать с их определения.

      Понятие пространства опирается на понятие протяженности. Протяженность объекта выражает его структурность, взаимоотношение его частей. Обнаруживается протяженность благодаря конечности скорости распространения взаимодействий – для «движения» с бесконечной скоростью любые расстояния одинаковы, а именно точечны. Протяженность, следовательно, обусловлена системной природой материи, выражая ее многокачественность и многокомпонентность.

     Понятие времени базируется на понятии длительности. Длительность выражает несотворимость и неуничтожимость системно организованной материи, последовательное пребывание материальных объектов и явлений в определенных состояниях.

       Опираясь на сказанное, можно дать следующие определения:

- пространство  – это отношения взаимоположения  объектов, сосуществующих в некоторый момент времени (при измерении пространственных размеров, обратим внимание, измеряемый объект совмещается с эталоном);

- время  – это отношения последовательности  объектов, сосуществующих в некоторой точке пространства (сравнение временных параметров разноместных событий, обратим внимание, требует синхронизации часов, что связано с комплексов не столь уж тривиальных допущений и процедур).

       Выделим два следствия из определений пространства и времени.

      Во-первых, пространство и время объективны.

      Во-вторых, пространство и время неразрывно связаны друг с другом  и с движением материи. Более того, пространство и время – это стороны движения. В самом деле: поскольку пространство – это отношения сосуществующих в некоторый момент времени объектов, постольку оно есть то, что остается от движения, когда мы отвлекаемся от времени; поскольку время – это отношения объектов, сосуществующих в некоторой точке пространства, постольку оно есть то, что остается от движения, когда мы отвлекаемся от пространства. Таким образом, пространство и время не существуют вне движения материи, как и оно – вне пространства и времени.

     Данный  подход к определению пространства и времени именуется реляционным. Сторонники этой концепции понимают пространство и время не как самостоятельные сущности, а как системы отношений, образуемых взаимодействующими материальными объектами. Вне этой системы взаимодействий пространство и время считаются несуществующими. В этой концепции пространство и время выступают как общие формы координации материальных объектов и их состояний. Соответственно допускается и зависимость свойств пространства и времени от характера взаимодействия материальных систем.

     Но  данный подход был не единственным. Согласно широко ранее распространенной субстанциальной концепции пространство и время трактуются как самостоятельные сущности, существующие наряду с материей и независимо от нее. Соответственно отношение между пространством, временем и материей представлялось как отношение между двумя видами самостоятельных субстанций. Это вело к выводу о независимости свойств пространства и времени от характера протекающих в них материальных процессов.

     В начале 20-го века была создана теория относительности, которая заставила отказаться от субстанциальной концепции. Специальная теория относительности А.Эйнштейна показала, что многие пространственно-временные свойства, считавшиеся до сих пор неизменными, абсолютными, фактически являются релятивными. Так, в СТО 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.

     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. Обычно выделяют всеобщие и специфические свойства пространства и времени, а также исследуют особенности пространства и времени в микромире и мегамире. К всеобщим относятся такие пространственно-временные характеристики, которые и неразрывно связаны и с другими ее атрибутами. Специфические, или локальные, свойства проявляются лишь на определенных структурных уровнях, присущи только некоторым классам материальных систем.

     Из  всеобщих свойств пространства и  времени следует, прежде всего отметить:

1. Их объективность и независимость от человеческого сознания и сознания других разумных существ в мире (если такие есть).
2. Их абсолютность – они являются универсальными формами бытия материи, проявляющимися на всех структурных уровнях ее существования.
3. Неразрывную 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. Количественную и качественную бесконечность, неотделимую от структурной бесконечности материи – невозможность найти место, где отсутствовали бы пространство и время, а также неисчерпаемость их свойств.

     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.