Концепции пространства и времени

 

ПЛАН  РАБОТЫ:

      Введение – 3

1.     Понятия «пространство», «время» - 3
1. Развитие взглядов на пространство и время – 3

1.2.   Понятия абсолютного и относительного  пространство и времени                   И. Ньютона – 5

1.3. Реляционная концепция Г. В. Лейбница - 6

2.      Современные воззрения  на пространство  и время - 6

2.1.   Свойства пространства и времени - 8

2.2.   Пространство и время в различных отраслях естествознания - 8

2.3.   Специальная и общая теория относительности - 9

2.4.   Кривизна - 12

2.5.   Многомерность пространства – 14

2.6.    Четырёхмерное пространство. Мир Минковского - 14

2.7.    Системность пространства-времени. - 16

2.8.    Симметрия В.И. Вернадского – 17

         Заключение - 17

         Список использованной литературы - 19 
 
 

 

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. 

1. Понятие «пространство» «время» 

• пространство есть всеобщая объективная форма существования материи, являющаяся необходимым условием возникновения и движения конкретных материальных систем.
• Время есть всеобщая объективная форма существования движущейся материи, являющаяся необходимым условием возникновения и изменения конкретных материальных систем и выражающая структурность, темп и длительность материальных процессов и объективную последовательность событий.

 

1. Развитие  взглядов на пространство и время

 

Уже в античном мире мыслители задумывались над  природой и сущностью пространства и времени. Одни из философов отрицали возможность существования пустого  пространства или, небытия. Это были представители элейской школы в Древней Греции. А знаменитый греческий врач и философ Эмпедокл, хотя и поддерживал учение о невозможности пустоты, в отличие от элеатов утверждал реальность изменения и движения. Демокрит, утверждали, что пустота существует, как материи и атомы, и необходима для их перемещений и соединений. В доньютоновский период развитие представлений о пространстве и времени носило преимущественно стихийный и противоречивый характер. И только в «Началах» древнегреческого математика Евклида пространственные характеристики объектов впервые обрели строгую математическую форму. Геоцентрическая система К. Птолемея, изложенная им в труде «Альмагест», господствовала в естествознании до XVI в. Она представляла собой первую универсальную математическую модель мира, в которой время было бесконечным, а пространство конечным, включающим равномерное круговое движение небесных тел вокруг неподвижной Земли. Коренное изменение пространственной и всей физической картины произошло в гелиоцентрической системе мира, развитой Н. Коперником в работе «Об обращениях небесных сфер». Принципиальное отличие этой системы мира от прежних теорий состояло в том, что в ней концепция единого однородного пространства и равномерности течения времени обрела реальный эмпирический базис. Признав подвижность Земли, Коперник в своей теории отверг все ранее существовавшие представления о ее уникальности, «единственности» центра вращения во Вселенной. Космологическая теория Д. Бруно связала воедино бесконечность Вселенной и пространства. Представляя Вселенную как «целое бесконечное», как «единое, безмерное пространство», Бруно делает вывод и о безграничности пространства, ибо оно «не имеет края, предела и поверхности». 
 
 
 
 

2. Понятия абсолютного и  относительного пространство и времени  И. Ньютона

 

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. Концепция 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 времени и пространства, Ньютон характеризует  их как «вместилища самих себя и всего существующего. Во времени все располагается в смысле порядка последовательности, в пространстве в смысле порядка положения». Он предлагает различать два типа понятий пространства и времени:

абсолютные (истинные, математические) и относительные (кажущиеся, обыденные) и дает им следующую

типологическую  характеристику:

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

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

• Абсолютное пространство по своей сущности, безотносительно  к чему бы то ни 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.

Ньютоновское  понимание пространства и времени  вызвало неоднозначную реакцию  со стороны его современников - естествоиспытателей и философов. С критикой ньютоновских представлений о пространстве и времени выступил немецкий ученый Г. В. Лейбниц.  

3. Реляционная концепция Г. В. Лейбница

 

Г.В. Лейбниц  развивал реляционную концепцию  пространства и времени, отрицающую существование пространства и времени  как абсолютных сущностей. Указывая на чисто относительный (реляционный) характер пространства и времени, Лейбниц  считал, что пространство и время  есть нечто относительное (пространство - порядок сосуществования, а время - порядок последовательностей) и  не могут рассматриваться в отрыве от самих «вещей». Однако идеи Лейбница о пространстве и времени не получили распространение среди его современников. 

2. Современные воззрения на пространство и время.

   Пространство и время традиционно рассматривались в философии и науке как основные формы существования материи, ответственные за расположение, структурность и протяженность отдельных элементов материи относительно друг друга и за закономерную координацию сменяющихся друг друга явлений. Характеристиками пространства считались однородность-одинаковость свойств во всем пространстве и изотропность-независимость свойств от направления. Время также считалось однородным, т. е. любой процесс в принципе повторим через некоторый промежуток времени. С этим свойством связана симметрия мира, которая имеет большое значение для его познания. Время необратимо, но во всех физических законах от перемены знака времени на противоположный ничего не меняется и, стало быть, физически будущее неотличимо от прошедшего.

Понятие "пространство" выражает:

• взаимное расположение материальных систем (объектов) впереди, позади, вне, внутри, около, далеко, близко и т. д.;
• способность их занимать определенный объем, иметь протяженность — длину, ширину и высоту;
• свойство материальных объектов иметь определенную форму, структуру.

Понятие "время" выражает также всеобщее свойство таких материальных систем и процессов, как:

• длительность существования предметов, систем и развития их отдельных фаз, сторон, ступеней и т. д.;
• порядок следования и смена состояний, известная последовательность процессов (до, после, одновременно и т. п.).

Пространство  и время — это не самостоятельные  сущности, а коренные формы бытия, существования движущихся материальных систем. Пространство и время представляют собой формы, в которых проявляется  активность материи. Им присущи такие  всеобщие свойства, как объективность, безграничность и бесконечность, единство абсолютности и относительности, прерывности  и непрерывности. Так, например, они  абсолютны в том смысле, что  составляют всеобщие условия всякого  бытия, они относительны, потому что  в своих конкретных свойствах  зависят от состояния движущейся материи. 
 

1. Свойства  пространства и времени.

 

Пространство  обладает свойством однородности и  изотропности, а время - однородности. Однородность пространства заключается в равноправии всех его точек, а изотропность - в равноправии всех направлений. Во времени все точки равноправны, не существует преимущественной точки отсчета, любую можно принимать 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 - одно 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 системам отсчета. 

2. Пространство  и время в различных  отраслях естествознания

   В современной  науке используются понятия биологического, психологического и социального пространства и времени. Эти понятия введены в связи с особенностями проявления пространственно-временных свойств нефизических объектов. Метрические (количественные) и топологические (качественные) свойства пространства и времени в таких объектах могут быть существенно отличны.

• Так, биологическое пространство и время характеризуют особенности пространственно-временных параметров органической материи: биологическое бытие человеческого индивида, смену видов растительных и животных организмов, их жизнь и смерть. Одновременно идет формирование нового феномена - психологического пространства и времени.
• Психологическое пространство и время характеризуют основные структуры пространства и времени, связанные с восприятием и так называемыми перцептивными (вкусовыми, визуальными и т.д.) полями. Исследователями выявлены неоднородность перцептивного пространства, его асимметрия, эффект обратимости времени в бессознательных и транспсихических процессах, а также синхронизм психических процессов, состоящий в одновременном параллельном проявлении идентичных психических переживаний у двух или нескольких человек.

Кроме рассмотренных  типов пространства и времени обсуждаются проблемы геологического, географического, социального и других типов пространств и времен, выделяются их специфические черты и характерные особенности. При этом обычно анализируются неоднородность пространственно-временных структур, специфические пространственные отношения между элементами, ритмы и темпы изменения, ускорение или замедление темпов развития рассматриваемых в конкретной отрасли естествознания.  

3. Специальная и общая теория относительности

 

   Общая и специальная теория относительности новая теория пространства и времени привела к тому, что все системы отсчета стали равноправными, поэтому все наши представления имеют смысл только в определенной системе отсчета. Картина мира приобрела релятивный, относительный характер, видоизменились ключевые представления о пространстве, времени, причинности, непрерывности, отвергнуто однозначное противопоставление субъекта и объекта, восприятие оказалось зависимым от системы отсчета, в которую входят и субъект и объект, способа наблюдения и т.д.