Сущностные характеристики пространства и времени с точки зрения современной науки

     Отсюда  следует, что время составляет как  бы рамки для причинно-следственных связей. Некоторые утверждают, что  необратимость времени и его  направленность определяются причинной  связью, та как причина всегда предшествует следствию. Однако очевидно, что понятие  предшествования уже предполагает время. Прав поэтому Г.Рейхенбах, который пишет: «Не только временной порядок, но и объединенный пространственно-временной порядок раскрываются как упорядочивающая схема, управляющая причинными цепями, и, таким образом, как выражение каузальной структуры вселенной». 

     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 – 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 (изотропность 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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.  Межнаучный характер пространственно-временных представлений в современной науке

     Так что же это такое – пространство и время? Когда идет речь о самых  общих, фундаментальных свойствах  природы – описание должно быть очень общим, абстрактным. Можно  думать, что в своем глубинном  значении пространство – это то, что выражает устойчивость существования  различных явлений и объектов в мире, а время – то, что  характеризует их взаимодвижение, изменяемость. Кратко говоря – пространство и время – это структура сосуществования и изменения всего материального в мире. Это предельно общие понятия, более общих уже не придумать. Такие предельные понятия изучаются философией, которая как раз и является наукой о самых общих законах природы. Понятия пространства и времени являются необходимой составной частью картины мира в целом, поэтому входят в предмет философии. Для философского осмысления трудным и интересным оказывается вопрос о соотношении времени и вечности. Касаясь этого вопроса, Н.А.Бердяев отмечал следующее: «Время разбивается на прошлое, настоящее и будущее, и если мы подумаем об этих трех частях, то придем к странному выводу о том, что их нет. Настоящее есть лишь какое-то бесконечно мало продолжающееся мгновение, когда прошлого уже нет, а будущего еще нет, но которое само по себе представляет некую отвлеченную точку, не обладающую реальностью. Прошлое призрачно потому, что его уже нет. Будущее призрачно потому, что его еще нет. Нить во времени разорвана на три части, нет реального времени.  Будущее пожирает прошлое для того, чтобы потом превратиться в такое же прошлое, которое в свою очередь будет пожираемо последующим будущим».  С точки зрения Н.А.Бердяева, исторический  процесс имеет двойственную природу: он что-то истребляет, но, с другой стороны, сохраняет. В мире действует истинное время, в котором нет разрыва между прошлым, настоящим и будущим, время ноуменальное, а не феноменальное. Учение о пространстве и времени углубляется и развивается вместе с развитием естествознания, прежде всего физики.

     Основные  свойства пространства и времени (однородность времени и изотропность пространства) 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 система отсчета.

     Представления о пространстве и времени, формулирующиеся  в теории относительности Эйнштейна, на сегодняшний день являются наиболее последовательными. Но они являются макроскопическими, так как опираются  на опыт исследования макроскопических объектов, больших расстояний  и  больших промежутков времени.

     В квантовой физике была поставлена важная проблема о необходимости пересмотра пространственно-временных представлений  классической физики. В физике элементарных частиц представления о пространстве и времени столкнулись с большими трудностями. На субатомном уровне структурной  организации материи определяющую роль играют сильные взаимодействия элементарных частиц. На повестку дня  встает вопрос о  зеркальной симметрии  – симметрии левого и правого. Как ни странно, часть объектов и  событий в микромире просто не имеют зеркального отражения. В  микромире не у каждого «правого»  есть «левое». Таких взаимно полярных, обязательных свойств не существует – так уж «устроено» расстояние на очень малых расстояниях.

     Спустя  какое-то время после обнаружения  этого факта физикам пришла в  голову мысль: а что если в микромире  нельзя противопоставлять не только правое левому, но и будущее прошлому? Результаты научных экспериментов  произвели огромное впечатление  на физиков и показали, что при  определенных условиях в природе  могут нарушаться, казалось бы, самые  фундаментальные свойства пространства и времени. Эти свойства не абсолютны, а изменяются в зависимости от конкретных условий. В макромире  они одни, а в микромире могут  быть совсем другими.

     Такое фундаментальное свойство времени  как причинность также было поставлено под сомнение. Советскому академику  Н.Н.Боголюбову после ряда экспериментов  удалось доказать, что никаких  отклонений причинности в микромире  не было обнаружено. По крайней мере, до расстояний, которые в несколько  сотен раз меньше размеров протона. Можно ожидать отклонений на меньших  расстояниях – там, где теряется симметрия прошлого и будущего и  где, возможно, существуют микрочастицы, движущиеся быстрее света.

     К проблемам пространства и времени  относится вопрос о числе измерений. Предполагается, что у нашего пространства может быть, например, дополнительная размерность. Сейчас известны четыре измерения  – пространство плюс время. Но может  быть и пятая, и шестая размерность, которые настолько малы, что мы их в обычной жизни не замечаем. Так, существует целый спектр физических теорий с размерностями больше четырех, которые предполагают существование «суперсимметрии», например, теория струн. Ученые пытаются получить доказательства существования дополнительных измерений в ходе эксперимента по запуску Большого адронного коллайдера – ускорителя протонов и тяжелых ионов. В случае удачи этого эксперимента предполагается, что ход времени может быть замедлен или повернут вспять, а также создана теория, объединяющая теорию относительности и квантовую теорию поля, которые до сих пор считались несовместимыми друг с другом.

     Как видим,  вся наука, все отрасли  научного познания направлены на изучение проблем пространства и времени. В конечном счете, для того, чтобы  решить одну из важнейших задач современности -  понять, как же устроен наш  мир.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Понятия пространства и времени не только для естественных, но и для гуманитарных наук

      В современной науке используются  такие понятия, как физическое, геологическое, географическое, биологическое,  психологическое, социальное, историческое  пространство и время. Это даёт  нам право говорить о значимости  пространственно-временных представлений  не только для современных  естественных наук, но и для  гуманитарных.

Пространство  и время в географии

     Почти все науки независимо от того, являются ли они общественными, естественными  или гуманитарными или техническими, включают в свой инструментарий понятие  ”пространство”. Однако немного найдется наук, для которых это понятие  было бы одним из базовых. К их числу  наряду с физикой и геометрией, несомненно, принадлежит и география. В географии с помощью понятия пространства удачно схватываются единство 
(совместимость) разнородных вещей и целостность мира. О важности понятия пространство для географии свидетельствует то, что о пространственном подходе говорят как о ядре географического познания. Значение пространства и времени в географии отражено в хорологической концепции А.Геттнега . Он рассматривал в качестве предмета географии, во- первых, пространственное соотношение явлений живой и неживой природы и человеческого общества на земной поверхности. Во-вторых, он считал предметом географии пространственное соотношение социальных объектов и объектов живой и неживой природы, и размещение их в такой системе, как географический ландшафт. Однако эта концепция рьяно критиковалась сторонниками материалистической диалектики. С их зрения хорологическая концепция имеет ряд существенных недостатков.

       Главными недостатками являются следующие: 1) то, что при всей значимости пространственного подхода в географических исследованиях его нельзя возводить в ранг основного предмета географии; 2) в хорологической концепции пространство отрывается не только от материи, но и от движения, а все особенности пространственного соотношения компонентов системы как раз и определяются именно движением, их взаимодействием; 3) происходит отрыв пространства от времени, в то время как география относится к числу основных наук, которые изучают конкретные формы движения материи и свойственные ей пространственные и временные отношения .

Художественное  пространство и время

     Можно рассматривать их отдельно, а можно  в единстве, и тогда необходимо ввести понятие хронотопа. Хроното́п — литературоведческий термин, введённый М. М. Бахтиным в работе «Формы времени и хронотопа в романе». Под хронотопом Бахтин понимает «существенную взаимосвязь временных и пространственных отношений». Термин также активно используется в работах Бахтина «Проблемы творчества Достоевского» и «Творчество Франсуа Рабле и народная культура средневековья и Ренессанса».

     Границы хронотопического  анализа не ограничиваются пределами искусства и литературы. Во всякой области мышления, включая и науку, мы имеем дело со смысловыми моментами, и чтобы войти в наш опыт, они должны принять какое-либо пространственно-временное выражение, то есть принять знаковую форму, слышимую и видимую нами.

     Художественное  пространство и время являются неотъемлемым свойством любого произведения искусства, включая музыку, литературу, театр  и др. Литературные хронотопы  имеют прежде всего сюжетное значение, являются организационными центрами основных описываемых автором событий. Несомненно,  также изобразительное значение хронотопов, поскольку сюжетные события в них конкретизируются, а время и пространство приобретают чувственно-наглядный характер. Невозможно отождествить художественное пространство и художественное время с простым воспроизведением в искусстве реально существующего пространства и времени,   представлением об изобразительном искусстве как размещении художественных форм в научно фиксируемом трехмерном пространстве.

       Художественное пространство и  время не описываются чистой  математикой, не должны пониматься  как воспроизведение физически-технического  пространства и времени.

     Каждый  писатель осмысляет время и пространство по-своему, наделяя их собственными характеристиками, отражающими мировоззрение  автора. Определённые характеристики реального пространства и времени  одними из них игнорируются, другими – гиперболизируются. В итоге художественное пространство, создаваемое писателем, не похоже ни на какое другое художественное пространство и время, а тем более – на реальное.

Химическое  пространство и время

           Несмотря на то, что методы исследования в химических и физических науках во многом совпадают, все же можно найти определенную специфику химического знания. Согласно точке зрения многих авторов, химическая картина мира занимает промежуточное положение между физической и биологической картинами мира. Эта двойственность химии связана с тем обстоятельством, что в ней реализуется синтез физического знания, доказавшего свою эвристическую роль в познании химизма, и биологического, внесшего эволюционные идеи в такие разделы современной химии, как биогеология, палеохимия, эволюционная биохимия и космохимия.

 Специфика  химической формы движения и  отражающая ее химическая картина  мира могут быть поняты лишь  при обращении к принципу историзма  и обосновании особого этапа  эволюции материи, предшествующего  возникновению жизни.

       Что касается основных способов введения понятий пространства и времени  в структуру химических теорий, то, учитывая успехи применения в современной  химии квантовомеханических методов описания, можно сделать вывод о том, что основные способы введения понятий пространства и времени в структуру химических теорий аналогичны способам введения этих понятий в структуру квантовой механики, и проблемы, стоящие перед современной химией, связанные с пространственно-временным описанием, аналогичны проблемам, возникающим в квантовой механике.

       Имеются, конечно, определенные границы в  применении методов квантовой механики для описания химических процессов, но поиски данных границ связаны с будущим развитием химических наук и с тем многократно доказанным фактом, что любая физическая теория имеет свои пределы применимости и безгранично экстраполировать ее выводы на другие области знания нельзя. Любые физические, химические и биологические процессы сопровождаются изменением энергетического состояния систем. Именно энергетические факторы и связанные с ними энтропийные факторы объясняют практически все превращения веществ и процессы в живой и неживой природе.