Современные представления о пространстве и времени

Белорусский государственный университет

Кафедра банковской и финансовой экономики 
 
 
 
 
 

Реферат

на тему

“Современные представления о пространстве и времени” 
 
 
 
 
 

        написала студентка 1 курса

       Луцевич Ю.С. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Минск 2011

 

Содержание:

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

2. Развитие представлений  о пространстве и времени………………...4

3 . Единство и  многообразие свойств пространства  и времени……….6

4. Заключение……………………………………………………………11

5. Список  литературы…………………………………………………..11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

      Важнейшей задачей естествознания является создание естественнонаучной картины мира. В  процессе ее создания возникает вопрос о происхождении и изменении  различных материальных продуктов  и явлений, об их количественных, качественных характеристиках. Физические, химические и другие величины непосредственно связаны с изменением длин и длительностей, т.е. пространственно-временных характеристик объектов. Поэтому для их описания в естествознании сформировалось представление о пространстве и времени.

     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.

      Целью данной работы является изучение представления  о пространстве и времени. В связи  с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

      - рассмотреть более ранние представления о пространстве и времени;

          - изучить свойства пространства  и времени.  
 
 

                     

    1. Развитие представлений о пространстве и времени

     В материалистической картине мира понятие  пространства возникло на основе наблюдения и практического использования объектов, их объемов и протяженности.

      Понятие времени возникло на основе восприятия человеком смены событий, предоставленной  смены состояний предметов и  круговорота различных процессов.

      Естественнонаучные представления о пространстве и времени прошли длинный путь становления и развития. Самые первые из них возникли из очевидного существования в природе и в первую очередь в макромире твердых физических тел, занимающих определенный объем. Здесь основными были обыденные представления о пространстве и времени как о каких-то внешних условиях бытия, в которые помещена материя и которые сохранились бы, если бы даже материя исчезла. Такой взгляд позволил сформулировать концепцию абсолютного пространства и времени, получившую свою наиболее отчетливую формулировку в работе И. Ньютона “Математические начала натуральной философии”. Этот труд более чем на два столетия определил развитие всей естественнонаучной картины мира. В нем были сформулированы основные законы движения и дано определение пространства, времени, места и движения.

      Раскрывая сущность пространства и времени, Ньютон предлагает различать два вида понятий: абсолютные (истинные, материалистические) и относительные (кажущиеся, обыденные) и дает им следующую типологическую характеристику:

      Абсолютное, истинное, материалистическое время  само по себе и своей сущности, без  всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и  иначе называется длительностью.

      Относительное, кажущееся, или обыденное, время есть или точная, или изменчивая, постигаемая чувствами внешняя мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как то: час, день, месяц, год...

      Абсолютное  пространство по своей сущности, безотносительно к чему бы то не было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным.

      Относительное пространство есть мера или какая-либо ограниченная подвижная часть, которая  определяется нашими чувствами по положению  его относительно некоторых тел  и которое в обыденной жизни принимается за пространство неподвижное.

      Время и пространство составляют как бы вместилища самих себя и всего  существующего.

            Есть концепции, которые ставят пространство и время в зависимость от человеческого сознания, выводя их из способности человека переживать и упорядочивать события, располагать их одно после другого. Проблема пространства и времени была тесно связана с концепциями близкодействия и дальнодействия. Дальнодействие мыслилось как мгновенное распространение гравитационных и электрических сил через пустое абсолютное пространство, в котором силы находят свою конечную цель благодаря божественному проведению. Концепция же близкодействия  была связана с пониманием пространства как протяженности вещества и эфира, в котором свет распространяется с конечной скоростью в виде волн. Это привело в дальнейшем к понятию поля, от точки к точке которого и передавалось взаимодействие.

      Именно  это понимание взаимодействия и  пространства, развивавшееся в рамках классической физике, было унаследовано и развито далее в XX веке. Пространство и время вновь стали пониматься как атрибуты материи, определяющиеся ее связями и взаимодействиями.

      Современное понимание пространства и времени  было сформулировано в теории относительности  А. Эйнштейна, по-новому интерпретировавшей реляционную концепцию пространства и времени и давшей ей естественнонаучное обоснование.

                                                                                                                                                                          

     2. Единство и многообразие свойств пространства и времени 

     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 с другими ее атрибутами. Специфические, или локальные, свойства проявляются лишь на определенных структурных уровнях, присущи только некоторым классам материальных систем. (10)

     Из  всеобщих свойств  пространства и времени  следует прежде всего  отметить:

     1. Их объективность и независимость  от человеческого сознания и  сознания всех 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 так же неисчерпаемость их свойств.

     Но  все же пространство и время, наряду с общими характеристиками, имеют  такие всеобщие и специфические  свойства, которые относятся только к пространству или только ко времени, что позволяет рассматривать  их как разные атрибуты материи.

     К общим свойствам  пространства относятся:

     1. Протяженность - рядоположенность, существование и связь различных  элементов (точек, отрезков, объемов  и др.), возможность прибавления  к каждому данному элементу  некоторого следующего элемента либо возможность уменьшения числа элементов. 

     2. Связность и непрерывность - проявляются  в характере перемещения тел  от точки к точке, в распространении  воздействий через различные  материальные поля в виде близкодействия  в передаче материи и энергии. Связность означает отсутствие каких-либо “разрывов” в пространстве и нарушений в распространении воздействий в полях. Вместе с тем пространству свойственна относительная прерывность, проявляющаяся в раздельном существовании материальных объектов и систем, имеющих определенные размеры и границы, в существовании многообразных структурных уровней материи с различными пространственными отношениями.

     3. Трехмерность - общее свойство пространства, обнаруживающееся на всех известных  структурных уровнях, органически связано со структурностью систем и их движением. Все материальные процессы и взаимодействия реализуются в пространстве трех измерений (длина, ширина, высота).

     4. Пространству на всех известных  структурных уровнях материи  присуще единство метрических и топологических свойств. Метрические свойства проявляются в протяженности и характере связи элементов тел.   Топологические свойства характеризуют связность, трехмерность, непрерывность, неоднородность, бесконечность пространства, его единство со временем и движением.

      Общие свойства времени:

1. Длительность - выступает  как последовательность сменяющих друг друга моментов или состояний, возникновение за каждым данным интервалом времени последующих. Длительность предполагает возможность прибавления к каждому данному моменту времени другого, а также возможность  деления любого отрезка времени на меньшие интервалы.  Никакой процесс в природе не может происходить сразу, мгновенно, он обязательно длится во времени, что обусловлено конечной скоростью распространения взаимодействий и изменения состояний.
2. Длительность бытия объектов во времени выступает как единство прерывного и непрерывного. Сохраняемость материи и непрерывная последовательность ее изменений, близкодействие в причинных отношениях определяют и общую непрерывность  времени, проявляющуюся в непрерывном переходе предшествующих состояний в последующие. Прежде чем произойдет какое-либо явление в будущем, должны осуществиться все предшествующие ему изменения, которые его вызывают. Но время как форма бытия материи складывается из множества последовательностей и длительностей существования конкретных объектов, каждый их которых существует конечный период. Поэтому время характеризуется прерывностью бытия конкретных качественных состояний. Но эта прерывность относительна, так как между всеми сменяющими друг друга качествами имеется внутренняя связь и непрерывный переход.

3. Всеобщим  свойством времени является необратимость,  означающая однонаправленное изменение  от прошлого к будущему. Прошлое  порождает настоящее и будущее, переходит в них. К прошлому относятся все 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 сосуществовании объектов. Объекты, сосуществовавшие в прошлом, но перешедшие в другие последующие состояния материи, уже недоступны никакому воздействию. На прошлое физически воздействовать невозможно, можно только изменить представление о прошлом в сознании реально существующих людей. На отдаленное будущее также нельзя воздействовать, пока оно не возникает, поскольку реально оно еще не существует. Воздействовать можно на события настоящего и на те ближайшие события будущего, которые из них непосредственно вытекают. Понятие настоящего многозначно (как и понятие современности), ибо охватывает различные временные интервалы.