Свойства пространства и времени с точки зрения современной науки

Содержание

Содержание 1

Введение 2

Сущностные характеристики пространства и времени с 3

Межнаучный характер пространственно-временных представлений в современной науке. 7

Значение понятий пространства и времени не только для естественных, но и для гуманитарных наук. 9

Заключение. 14

Список использованной литературы. 15

Введение

Важнейшими формами бытия  материи являются пространство и  время. 
    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. Поэтому расширение и углубление знаний о мире связано с соответствующими учениями о пространстве и времени.

В естествознании же вплоть до начала XX в. превалировала концепция абсолютного (математически истинного) пространства и времени, рассматривавшихся как внешние условия бытия материи. Основные идеи этой концепции в классическом виде были сформулированы еще И. 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.

Сущностные характеристики пространства и времени с

Какие же основные свойства пространства и времени мы можем  указать? Прежде всего, пространство и  время объективны и реальны, т.е. существуют независимо от сознания людей  и познания ими этой объективной  реальности.

 Пространство и время являются также универсальными, всеобщими формами бытия материи. Нет явлений, событий, предметов, которые существовали бы вне пространства или вне времени.

Важным свойством пространства является его трехмерность. Положение любого предмета может быть точно определено только с помощью трех независимых величин — координат. В прямоугольной декартовой системе координат это Х, У, Z, называемые длиной, шириной и высотой, в сферической системе координат радиус- вектор r и углы а и в, в цилиндрической системе — высота h, радиус-вектор r  и угол а.

В науке используется понятие многомерного пространства (n-мерного). Это понятие математической абстракции играет важную роль. К реальному пространству оно не имеет никакого отношения. Каждая координата, например, 6-мерного пространства может указывать на какое-то любое свойство рассматриваемой физической реальности: температуру, плотность, скорость, массу и т.д. В последнее время была выдвинута гипотеза о реальности 11 измерений в области микромира в первые моменты рождения нашей Вселенной: 10 — пространственных и одно — временное. Затем из них возникает четырехмерный континуум (лат. соntinuum— непрерывное, сплошное).

В отличие от пространства, в каждую точку которого можно  снова и снова возвращаться, время  необратимо и одномерно. Оно течет  из прошлого через настоящее к  будущему. Немецкий логик и философ Г. Рейхенбах (1891—1953), пишет: «Не только временной порядок, но и объединенный пространственно-временной порядок раскрываются как упорядочивающая схема, управляющая причинными целями, и, таким образом, как выражение каузальной структуры Вселенной». ¹

Особо следует сказать  о структуре микро- и мегапространства. Микропространство является квантованным, ему присуща ячеистая структура. Специфика микропространства связана и с существованием виртуальных частиц, взаимным превращением элементарных частиц, их аннигиляцией. В микромире действует больше, чем в макромире, законов сохранения. Одна и та же элементарная частица может подчиняться нескольким законам сохранения.

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

Основные  положения этой картины мира, связанные  с пространством и временем, заключаются  в следующем.

 Пространство считалось бесконечным, плоским, «прямолинейным», евклидовым. Его метрические свойства описывались геометрией Евклида. Оно рассматривалось как абсолютное, пустое, однородное и изотропное (нет выделенных точек и направлений) и выступало в качестве «вместилища» материальных тел как независимая от них инерциальная система.

Время понималось абсолютным, однородным, равномерно текущим. Оно идет сразу и везде во всей Вселенной «единообразно и синхронно» и выступает как независимый от материальных объектов процесс длительности. Фактически классическая механика сводила время к длительности, фиксируя определяющее свойство времени — «показывать продолжительность события». ²Значение указаний времени в классической механике считалось абсолютным, не зависящим от состояния движения системы отсчета.

Абсолютное  время и пространство служили  основой для преобразований Галилея  — Ньютона, посредством которых  осуществлялся переход к инерциальным системам. Эти системы выступали  в качестве избранной системы  координат в классической механике.

Принятие  абсолютного времени и постулирование абсолютной и универсальной одновременности  во всей Вселенной явилось основой  для теории дальнодействия. В качестве дальнодействующей силы выступало тяготение, которое с бесконечной скоростью, мгновенно и прямолинейно распространяло силы на бесконечные расстояния. Эти мгновенные, вневременные взаимодействия объектов служили физическим каркасом для обоснования абсолютного пространства, существующего независимо от времени.

В начале XX в. была создана теория относительности, которая заставила пересмотреть традиционные воззрения на пространство и время и отказаться от субстанциальной концепции. Теорию относительности можно рассматривать как концепцию, нацеленную на раскрытие диалектических связей в природе.

Теория относительности  включает в себя две генетически  связанные теории: специальную теорию относительности (СТО), основные идеи которой  были сформулированы А.Эйнштейном в  1905 г., и общую теорию относительности (ОТО), работу над которой А. Эйнштейн закончил в 1916 г.

СТО возникла, как результат  попыток А. Эйнштейна распространить действие физического принципа относительности, известного еще со времен Галилея, на законы электродинамики, которые рассматривались  как противоречащие последнему. А. Эйнштейн справился с этой задачей, но цена, которую он был вынужден заплатить  за обобщение принципа физической относительности  и распространение его на все  законы физики, заключалась в пересмотре ньютоновских пространственно-временных представлений. СТО 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.

Новые подтверждения правильности реляционной концепции пространства и времени дала ОТО. Если в СТО принцип относительности был связан только с инерциальными системами отсчета, то общая теория относительности явилась результатом распространения действия принципа относительности и на неинерциальные системы отсчета. Это в свою очередь привело к установлению тесной зависимости метрических свойств пространства-времени от гравитационных взаимодействий между материальными объектами. В СТО было установлено, что геометрические свойства пространства-времени зависят от распределения в них гравитационных масс. Вблизи тяжелых объектов геометрические свойства пространства начинают отклоняться от эвклидовых, а темп течения времени замедляется. ОТО нанесла удар по субстанциальной концепции пространства и времени.

Основное философское  значение теории относительности состоит  в следующем:

1. Теория относительности исключала из науки понятия абсолютного пространства и абсолютного времени, обнаружив тем самым несостоятельность субстанциальной трактовки пространства и времени как самостоятельных, независимых от материи форм бытия.

2. Она показала зависимость пространственно-временных свойств от характера движения и взаимодействия материальных систем, подтвердила правильность трактовки пространства и времени как основных форм существования материи, в качестве содержания которых выступает движущаяся материя. Сам Эйнштейн, отвечая на заданный ему вопрос о сути теории относительности, сказал: "Суть такова: раньше считали, что если каким-нибудь чудом все материальные вещи исчезли бы вдруг, то пространство и время остались бы. Согласно же теории относительности вместе с вещами исчезли бы пространство и время".

3. Теория относительности нанесла удар субъективистским трактовкам сущности пространства и времени, которые противоречили ее выводам.

Говоря о том, что теория относительности подтвердила понимание  пространства и времени как коренных форм существования материи, нельзя думать, что теория относительности  положила конец философским спорам об истолковании пространства и времени. Решив одни проблемы, теория относительности  поставила другие. Философские споры  вокруг теории относительности возникли сразу же при ее создании и не утихают по настоящее время. Ряд  философски мыслящих ученых попытались развить субъективистские версии трактовки  пространства и времени, опираясь на теорию относительности. Связь пространства и времени с тяготением была истолкована  как их полная тождественность, что  привело к попыткам геометризации  всех других видов физических полей (основание для такой трактовки  физических полей дал сам А.Эйнштейн). Такой подход к пониманию сущности пространства и времени ведет  к пониманию пространства и времени  как исходной физической реальности, исходной субстанции, которая порождает, обусловливает все физические свойства реального мира. Подобно тому, как  в концепции энергетизма исходным понятием оказывается движение, оторванное от понятия материи, в геометрической картине мира исходной субстанцией  оказываются пространство и время, оторванные от материи.

Однородность пространства и времени и изотропность пространства выражают фундаментальные свойства природы, связанные законами сохранения физики.

Межнаучный характер пространственно-временных представлений в современной науке.

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 существенно отличаться.

 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. Одним из первых проблему биологического пространства и времени начал анализировать В.Я. Вернадский (1863—1945). Специфику биологического пространства он связывал с важнейшим отличительным признаком живого — наличием асимметричности пространственной структуры органических молекул.

Впервые свойство асимметрии органических молекул было обнаружено французским ученым, основателем  научной микробиологии Луи Пастером (1822—1895). Развивая идеи Пастера, В.И. Вернадский представил молекулярную асимметрию как особое свойство пространства, связанное с жизнью.

Неотъемлемым признаком  живого, по мнению Вернадского, является особая симметрия пространства, занятого живым веществом, а именно, резкое проявление левизны в материальном субстрате живого вещества³. Под живым веществом Вернадский подразумевал всю совокупность растительных и животных организмов, в том числе и человека.

Из особенностей биологического пространства Вернадский выводил и  особенности протекания, в том числе прерывности и непрерывности, биологического времени. Это время должно отвечать пространству специфического строения живого вещества и не противоречить ему. Оно является определенным параметром состояния живого вещества. Вернадский объединяет его в единое биологическое пространство-время и связывает с ним процессы смены поколений, старения многоклеточных организмов, а также смерть как разрушение пространства-времени тел организмов.

Действительно, как установила современная биохимия, все живое, в отличие от неживого, обладает фундаментальным свойством: белки  содержат только «левые» аминокислоты, а нуклеиновые кислоты — только «правые» сахара. Главный биологический смысл этой асимметрии живого — в обеспечении молекулярно-пространственной комплементарности (соответствия) при взаимодействии молекул⁴.Эта особенность пространственной асимметрии живого известна в современной науке под названием хиральности (от греч. hеiг — рука).Возникновение хиральной чистоты живого, как подтверждают современные научные исследования, произошло на определенном этапе эволюции природы. На этом этапе под действием пока неизвестных науке причин наступило полное разрушение зеркальной симметрии предбиологической среды. И только затем началось образование в хирально  чистой среде коротких нуклеотидных цепочек — простейших нитей будущих ДНК и РНК.Таким образом, возникновению биологических объектов и связанного с ними биологического пространства-времени предшествовали определенные этапы эволюции пространственно-временных свойств неорганических объектов.