Современные представления о пространстве и времени. 7

2

Содержание

Введение              3

1. Понятия пространства и времени              5

2. Современные представления о пространстве и времени ……………………8

3. Пространство и время в гуманитарных науках…….……………………….12

Заключение              14

Список литературы              15

Введение

        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. Недаром попытки философов античности, схоластов средневековья и современных ученых, владеющих знанием наук и опытом их истории, понять сущность времени – пространства не дали однозначных ответов на поставленные вопросы.

      Важнейшей задачей современного 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. Выделение и фиксация во времени части пространства дает состояние объекта. Упорядоченная последовательность состояний  объекта составляет процесс его развития (жизни, существования) во времени. Философия определяет пространство и время как всеобщие формы существования материи. Пространство и время не существуют вне материи и независимо от нее.  Для их описания в естествознании исторически формировались различные представления о пространстве и времени.

      Современное понимание свойств пространства-времени исходит из знаменитых открытий величайших физиков Джеймса Кларка Максвелла (1831-1879) и Альберта Эйнштейна (1879-1955).

    1.Понятие пространства и времени

    Время и пространство – это формы существования и движения материи.

Пространство - фундаментальное (наряду с временем) понятие человеческого мышления, отображающее множественный характер существования мира, его неоднородность. Множество предметов, объектов, данных в человеческом восприятии одновременно, формирует сложный пространственный образ мира, являющийся необходимым условием ориентации любой человеческой деятельности. [1]

  Пространство – характеристика протяженности материальных объектов и процессов. Количественным выражением пространства является расстояние, которое в системе единиц СИ измеряется в метрах.

Абсолютность пространства означает его независимость от материи (также от движения и времени). То есть по классическим представлениям пространство служит вместилищем материи.

Однородность пространства означает, что во всех его точках физические свойства пространства одинаковы.

Непрерывность пространства означает, что какой бы малый объем, его мы ни выделяли, оно не исчезает, а остается.

Как видим, современные концепции о физических свойствах пространства оказываются диаметрально противоположны классическим концепциям:

пространство относительно, т.е. не может существовать без материи и зависит от «материального наполнения»;

пространство неоднородно, т.е. его физические свойства различаются в разных точка;

пространство дискретно, т.е. перестает существовать ниже некоторой малой длины, так называемого кванта пространства.

Пространство имеет свои геометрические характеристики. Точки зрения классических концепций: пространство трехмерно, двунаправлено и неевклидово.

Мерность пространства означает число независимых координат, необходимых и достаточных для точного задания положения материальной точки.

Двунаправленность пространства означает, что положительные и отрицательные направления осей координат равноправны.

Евклидовость пространства означает, что для него выполняются правила Евклида – математика эпохи эллинизма.

По современным концепциям естествознания классические геометрические характеристики пространства, если и выполняются, то приблизительно (неевклидово).

     Время – характеристика продолжительности материальных процессов. Количественным выражением такой характеристики является промежуток времени, который в системе СИ измеряется в секундах.

На протяжении истории естествознания представления ученых о времени изменялось. Платоновская концепция времени во многом близка к современной.

Время – характеристика продолжительности материальных процессов. Количественным выражением такой характеристики является промежуток времени, который в системе СИ измеряется в секундах.

На протяжении истории естествознания представления ученых о времени изменялось. Платоновская концепция времени во многом близка к современной.

Современные концепции о физических свойствах времени противоположны классическим представлениям:

время относительно, т.е. не существует без материи и зависит от «материального присутствия»;

время неоднородно, т.е в разных точках пространства течет по-разному;

время дискретно, т.е. перестает существовать для промежутка времени, меньшего некой предельно малой величины, так называемого кванта времени.

Геометрические характеристики времени: одномерно, однонаправлено.

Свойство одномерности времени означает, что для его задания (описания промежутка времени) достаточно одной числовой оси – хронологической. Начало отсчета может быть задано произвольно, масштаб тоже (в годах, веках).

Свойство однонаправленности означает, что время течет в одном направлении - из прошлого в будущее.

В современной науке используются понятия биологического,  психологического  и  социального   пространства  и  времени.

Так, биологическое пространство и время характеризует особенности пространственно-временных параметров органической материи. Биологическое бытие человеческого индивида, смену видов растительных  и   животных  организмов,  их  жизнь  и   смерть.

Одновременно идёт формирование нового феномена – психологического пространства и времени. Психическая регуляция движения  индивида  и  его  предметных   действий   происходит  не  только   на   уровне   отражения   внешнего   физического   пространства, но  и  на  основе собственной  телесной  биомеханики и собственного пространства.

Становление  человеческого  индивида  и личности с необходимостью  включает  не   только   биологический и психологический циклы, но и социальный. Он проходит в рамках социогенеза – становления человеческого  общества, развитие форм социальной организации и духовной жизни. Одновременно идёт процесс формирования нового феномена – социального пространства и времени. Анализируя этот феномен, К.Ясперс выделяет  понятие “осевого времени”.

Осевое время (нем. Achsenzeit) — термин, введённый немецким философом Карлом Ясперсом для обозначения периода в истории человечества, во время которого на смену мифологическому мировоззрению пришло рациональное, философское, сформировавшее тот тип человека, который существует поныне. Ясперс датирует осевое время 800—200 годами до нашей эры. По его мнению, все учения осевого времени (которые в изменённом виде существуют до сих пор) отличаются рационализмом и стремлением человека к переосмыслению существовавших до этого норм, обычаев и традиций. Некоторые доосевые цивилизации (Древний Египет, ассиро-вавилонская цивилизация) не смогли приспособиться к изменениям и прекратили своё существование.[2]

2. Современные представления о пространстве и времени

Традиционное понимание пространства, как трехмерной схемы расположения одновременно существующих объектов. Время показывает последовательность явлений, существовавших и существующих, а также тех, которые будут существовать, т.е. смены явлений от прошлого к будущему.

В отличие от пространства, в каждую точку которого можно снова и снова возвращаться (и в этом отношении оно является как бы обратимым), время - необратимо и одномерно. Оно течет из прошлого через настоящее к будущему. Нельзя возвратиться назад в какую-либо точку времени, но нельзя и перескочить через какой-либо временной промежуток в будущее. Отсюда следует, что время составляет как бы рамки для причинно-следственных связей. Некоторые утверждают, что необратимость времени и его направленность определяются причинной связью, так как причина всегда предшествует следствию. Однако очевидно, что понятие предшествования уже предполагает время. Считается, что 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".[3]

Практически всеми признано, что пространство и время объективны и реальны, они существуют независимо от сознания людей и познания ими мира. Взгляды И. Канта на время и пространство как субъективные формы созерцания опровергнуты новейшими достижениями науки.

Изменение представлений о пространстве и времени началось после перехода от механистических взглядов в теории света, представляющих свет как волновое движение среды, обладающей упругими свойствами, к представлению света как электромагнитного поля. Эти открытия, сделанные в 19 веке Максвеллом, Фарадеем и др., исключили из рассмотрения понятия Ньютона о световом эфире и абсолютной точке отсчета. [4]

Расчеты скорости движения Земли по орбите вокруг Солнца показали, что скорость движения Земли равна 30 км/с. Сама солнечная Система движется в пространстве со скоростью 20 км/с. Галактика, частью которой является наша Солнечная система также движется относительно других галактик Вселенной. При этом движении не обнаруживается «эфирных ветров», если бы движение Земли, Солнца, Солнечной системы, галактик и др. элементов Вселенной происходило в абсолютном пространстве. Опыты по получению интерференционной картины света, поворот интерферометра на 90 градусов не менял знак направления лучей и смещения интерференционный картины не происходило. Скорость света во всех опытах оказалась постоянной, не зависящей ни от положения наблюдателя и движения источника света. Этот опыт Майкельсона послужил основанием для дальнейшего развития исследований многих ученых, среди которых наиболее важными в плане изучения свойств времени и пространства, является А. Эйнштейн.

Опыт Майкельсона был повторно проведен уже во второй половине 20 века с использованием очень точных по монохромности лазерных источников света и был получен тот же результат - скорость света постоянна и не зависит ни от положения источника света, ни от положения наблюдателя.

Следующим этапом в исследовании вопроса пространства и времени были предложения Лоренца, показавшие, что быстродвижущиеся тела несколько изменяют (уменьшается) свои размеры. Но это предложение – сокращение Лоренца не решало многих вопросов, появившихся у физиков в связи с полученными новыми результатами.

Исследование А. Эйнштейна в области понятия одновременности события привели его к следующим заключениям. Поскольку скорость света ограничена и при этом является максимальной, то понятие одновременности протекания событий одновременно лишено физического смысла. Каждая система отсчета имеет свое время и следствием этого утверждения является новое понятие «релятивизация времени».

Время и движение тел в пространстве, по Эйнштейну, связаны друг с другом и сравнение можно проводить, учитывая систему отсчета. На основании полученных результатов расчета Эйнштейн разработал «Специальный принцип относительности». Согласно этому принципу во всех системах отсчета, движущихся по отношению друг к другу прямолинейно и равномерно, действуют одни и те же законы природы. При переходе от одной системы отсчета к другой, пространственные и временные координаты преобразуются в соответствии с особыми уравнениями, которые называются преобразованиями Лоренца. Основной вывод из принципа относительности можно сформулировать так: События, протекающие одновременно для одного наблюдателя будут не одновременны для другого наблюдателя.

В начале 20 века полностью была опровергнута теория эфира и флогистона. Но полного понимания всеми учеными понятие относительности времени и сама специальная теория относительности не достигла. Причиной этого было недопонимание нескольких вопросов, которые назвали парадоксами теории относительности.

Первый парадокс – это изменение размеров быстродвижущихся тел, как это следует из расчетов по формулам Лоренца. Второй парадокс – замедление хода часов также в быстро двигающихся системах. Эти эффекты сокращения расстояний объяснить можно, если применить расчет длин как сумму векторов направленных перпендикулярно друг другу. Пример, поясняющий это положение, наблюдение за движущимся высоко летательным аппаратом с точки зрения идущего человека.

Расчеты показывают, что эффект изменения длины тела крайне незначительны при скоростях сопоставимых с привычными для человека. Но эффект изменения пространно временных показателей наблюдают только для микрочастиц, разогнанных на ускорителях.

Оказалось, что микрочастицы, скорость движения которых близка к световой, достигают приемника за время, превышающее время их существования. Этот эффект был назван эффектом замедления времени, т.е. сокращением расстояния. Происходит искажение времени при очень больших скоростях движения. Это искажение времени должно приводить к тому, что участники космических полетов (скорость космических полетов близка к скорости света) при возвращении на Землю, как бы проживают, меньшее количество времени, чем оставшиеся на Земле их коллеги и родственники. Но в настоящее время наша космическая техника не способна еще двигаться с такими высокими скоростями и космонавты не покидают Землю надолго, поэтому не могут застать резко постаревшими руководителей полетов.

Экспериментально эффект искажения времени наблюдали в опытах с атомами водорода и с космическими лучами в установках, разгоняющих частицы в ускорителях. Также экспериментально определили, что масса электрона возрастает при увеличении скорости его движения. В обычных явлениях, когда скорость значительно ниже скорости света никаких изменений массы тела или эффекта замедления времени мы не наблюдаем, действуют законы классической физики.

     Установленная взаимосвязь между временем и пространством привели ученых к идее четырехмерного пространства континуума. Современная теория пространства и времени основана также на работах Лобачевского, Маха, Риуса, Римана. В рамках новых взглядов появилось понятие неевклидовой геометрии. Исследования в области физикохимии веществ обнаружили зависимость между свойствами вещества и пространственным расположением атомов. Развитие и успехи естественнонаучного познания мира связаны с обоснованием и анализом таких фундаментальных понятий, как время, пространство, движение.

3.Понятия пространства и времени в гуманитарных науках

Развитие физики, биологии, общественных наук дало нам необозримое множество факторов, которые невозможно охватить единым взглядом. Ученые, работающие в близких областях, перестают понимать друг друга. Можно ли с этой точки зрения говорить о физиках, экономистах, юристах, биологах и т. д. как о представителях единой культуры, вносящих вклад в общую цивилизацию?

Английский физик, философ и романист Чарльз Сноу говорил, что в мире существует две культуры - естественников и гуманитариев (вспомним деление на «физиков и лириков» в 60- и 70-х гт. XX в.). Между ними образовалась пропасть, которая все время углубляется и расширяется, так как духовное и физическое необъединимы.

Без высокого профессионализма, конкретных детальных знаний дальнейшие исследования могут исчерпать себя. Но необходим и комплексный разноплановый анализ, опирающийся на данные различных наук, требующий синтеза знаний, появления единых точек зрения. Этот процесс приводит не только к объединению различных дисциплин, развитию конкретных областей знаний, но и к новому, целостному видению мира. И оно не менее необходимо для человека, чем конкретные знания конкретных наук.

Истоки нашей европейской цивилизации лежат в античной Греции, создавшей культуру, обладающую удивительной целостностью и единством. Древним эллинам удалось не только выжить и выстоять в окружении более богатых и могущественных народов, но и оказаться родоначальниками того рационального гуманизма, который сегодня определяет черты европейской культуры.[5]

Греки обладали на редкость целостным и ясным миропониманием: был Космос, Небо, там жили боги. Боги вмешивались в судьбы людей, готовы были им помогать, были очень похожи на людей. Боги могли даже поднимать людей на небо и делать их равными себе, но могли и карать, хотя их никогда не покидал дух доброжелательства.

В эпоху средневековья влияние античного мира, связь с греческой культурой не прерывались. В эту эпоху появились готика, иконы Рублева, сохранилось аристотелевское видение мира, т. е. того неразрывного единства, где живут вместе и Бог, и Космос, и Человек.

С возникновением научного метода единый и цельный мир распался: человек оказался изъятым из него. Космос стал жить сам по себе, а Человек с его непредсказуемостью, с его духовным миром - сам по себе. Эпоха Просвещения довершила эту разобщенность. Мир человека и общества, созданного им, мир неживой материи и живого вещества никак не были связаны в сознании ученых. Научные дисциплины в этих трех сферах знания еще долгое время жили самостоятельной жизнью. Чтобы воспроизвести единую, цельную картину мира не хватало эмпирического материала. Таким связующим звеном стало в начале XX в. учение В.И. Вернадского о ноосфере, потребовавшее обобщения огромного эмпирического материала, но этому посвящена целая тема.

Заключение

2

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

В классической механике Ньютон создал понятие истинного (абсолютного) времени, или математическое время - это время, которое течёт равномерно и не зависит от каких-либо физических процессов.

По Ньютону время является обратимым, по современным представлениям время необратимо, относительно и одномерно.

В пространстве физические тела занимают объем и движутся друг относительно друга.

Пространство выражает порядок сосуществования физических тел.

Пространство – это некая протяженная пустота, в которой могут находиться материальные тела.

Теория относительности показала единство пространства и времени, выражающееся в совместном изменении их характеристик в зависимости от концентрации масс и их движения. Время и пространство перестали рассматриваться независимо друг от друга, и возникло представление о пространственно-временном четырехмерном континууме.

Направленность времени, связанная с эволюцией систем, в физических картинах мира следует из второго начала термодинамики. Направленность времени, определяющая принцип причинности, отличает временные координаты от пространственных, причем для одновременных событий нет симметрии между «правым» и «левым». В современной картине мира в основу положены необратимые процессы, и поэтому возможно единообразное описание живого и неживого миров.

   Список литературы

1.      Ахунов М.Д. Концепции пространства и времени. Истоки, эволюция, перспективы. - М., 2007. 304с.

2.      Концепции современного естествознания. 3-е изд., перераб. и доп. под ред. Лавриненко В.Н. и Ратникова В.П.- М. Юнита-Дана, 2006. 317 с.

3.      Молчанов Ю.Б. Четыре концепции времени в философии и физике. - М., Либроком 2007. 354с.

4.      Рейхенбах. Г. Философия пространства и времени. — М.: Наука, 2005. 214с.

5.      Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. - М.: Либроком, 2008. 436 с.

6.      Грушевицкая Т. Г. Концепция современного естествознания. - М. Высш. шк,1998.383 с.

7.      Еремеева А. И. Астрономическая картина мира и ее творцы.- М.Феникс +, 2007. 417 с.

8.      Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания.- 6-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 2003. 488 с.

9.      Лейбниц Г. Сочинения: В 4 т. – М., 2006, 178 с.

10.  Ясперс К. Смысл и назначение истории.- М., 2003. с. 286

11. http://dic.academic.ru

[1] http://dic.academic.ru

[2]1 Ясперс К. Смысл и назначение истории. М., 2003. с. 56

[3]1 Рейхенбах. Г. Философия пространства и времени. — М.: Наука, 2005. с.172

[4] Ахунов М.Д. Концепции пространства и времени. Истоки, эволюция, перспективы. - М., 2006. с. 55.

[5] Лейбниц Г. Сочинения: В 4 т. – М., 2006. – Т.3.– С.220.