Пространство и время – понятие и современное представление

Министерство сельского хозяйства

Российской Федерации

 

Воронежский Российский Аграрный Университет

имени К. Д. Глинки

 

 

 

 

 

 

Доклад на тему:

«Пространство и время – понятие и современное представление»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                               Подготовила:

                                                                                               студентка БМ – I – 1Б

                                                                                               Рощупкина Ю. С.

                                                                                               Руководитель:

                                                                                               Кольцова О. М.

 

 

 

 

 

 

 

                                                      Воронеж – 2010

                                               

 

                                          

 

                                               Содержание:

 

 

 

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

2. Основные концепции пространства и времени……...…………………………………3

3. Понятия пространства и времени в философии и естествознании 18-19 вв. ………..4     

4.Развитие представлений о пространстве и времени в 20 в……………..………………4

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

6.  Заключение……….…………………………………………………………….……… 10     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

Пространство и время, всеобщие формы существования материи. Пространство  и время не существуют вне материи и независимо от неё.

  Пространственными характеристиками  являются положения относительно  других тел, расстояния между  ними, углы между различными пространственными направлениями.

  В реальной действительности пространственные и временные отношения связаны друг с другом. Их непосредственное единство выступает в движении материи; простейшая форма движения — перемещение — характеризуется величинами, которые представляют собой различные отношения Пространства и времени (скорость, ускорение) и изучаются кинематикой. Современная физика обнаружила более глубокое единство Пространства  и времени (теория Относительности), выражающееся в совместном закономерном изменении пространственно-временных характеристик систем в зависимости от движения последних, а также в зависимости этих характеристик от концентрации масс в окружающей среде.

  Для измерения пространственных и временных величин пользуются системами отсчёта. По мере углубления знаний о материи и движении углубляются и изменяются научные представления о Пространстве и времени. Поэтому понять физический смысл и значение вновь открываемых закономерностей Пространства и времени можно только путём установления их связей с общими закономерностями взаимодействия и движения материи.

Понятия Пространства  и времени являются необходимой составной частью картины мира в целом, поэтому входят в предмет философии. Учение о Пространстве и времени углубляется и развивается вместе с развитием естествознания и прежде всего физики. Из остальных наук о природе значительную роль в прогрессе учения о Пространстве и времени сыграла астрономия и в особенности космология.

  Пространственно-временные отношения подчиняются не только общим закономерностям, но и специфическим, характерным для объектов того или иного класса, поскольку эти отношения определяются структурой материального объекта и его внутренними взаимодействиями. Поэтому такие характеристики, как размеры объекта и его форма, время жизни, ритмы процессов, типы симметрии, являются существенными параметрами объекта данного типа, зависящими также от условий, в которых он существует. Особенно специфичны пространственные и временные отношения в таких сложных развивающихся объектах, как организм или общество. В этом смысле можно говорить об индивидуальных Пространстве и времени таких объектов (например, о биологическом или социальном времени).

 

2. Основные концепции пространства и времени.

  Важнейшие философские проблемы, относящиеся к Пространству и времени, — это вопросы о сущности Пространства и времени, об отношении этих форм бытия к материи, об объективности пространственно-временных отношений и закономерностей.

  На протяжении почти всей истории естествознания и философии существовали 2 основные концепции Пространства и времени. Одна из них идёт от древних атомистов — Демокрита, Эпикура, Лукреция, которые ввели понятие пустого пространства и рассматривали его как однородное и бесконечное; понятие времени

-3-

тогда было разработано крайне слабо и рассматривалось как субъективное ощущение действительности. В новое время в связи с разработкой основ динамики эту концепцию развил И. Ньютон. По Ньютону, Пространство и время суть особые начала, существующие независимо от материи и друг от друга. Пространство само по себе (абсолютное пространство) есть пустое "вместилище тел", абсолютно неподвижное, непрерывное, однородное и изотропное, проницаемое — не воздействующее на материю и не подвергающееся её воздействиям, бесконечное; оно обладает 3 измерениями.

  Ньютон подверг критике идею Р. Декарта о заполненном мировом пространстве, т. е. о тождестве протяжённой материи и пространства.

  Концепция Пространства и времени, разработанная Ньютоном, была господствующей в естествознании на протяжении 17—19 вв., т.к. она соответствовала науке того времени — евклидовой геометрии, классической механике и классической теории тяготения

 

 

3. Понятия пространства и времени в философии и естествознании 18—19 вв.

   Философы-материалисты 18—19 вв. решали проблему Пространства и времени в основном в духе концепции Ньютона или Лейбница, хотя, как правило, полностью не принимали какую-либо из них.

Воззрения диалектического материализма на Пространства и времени были сформулированы Ф. Энгельсом. По Энгельсу, находиться в пространстве — значит быть в форме расположения одного возле другого, существовать во времени — значит быть в форме последовательности одного после другого. Энгельс подчёркивал, что "... обе эти формы существования материи без материи суть ничто, пустые представления, абстракции, существующие только в нашей голове" (Маркс К. и Энгельс Ф., Соч., 2 изд., т. 20, с. 550).

  Кризис механистического естествознания на рубеже 19—20 вв. привёл к возрождению на новой основе субъективистских взглядов на Пространства и времени.  Критикуя концепцию Ньютона и правильно подмечая её слабые стороны, Э. Мах снова развил взгляд на Пространства и времени как на "порядок восприятий", подчёркивая опытное происхождение аксиом геометрии. Но опыт понимался Махом субъективистски, поэтому и геометрия Евклида, и геометрии Лобачевского и Римана рассматривались им как различные способы описания одних и тех же пространственных соотношений.

 

 

4. Развитие представлений о пространстве и времени в 20 в.

   В конце 19 — начале 20 вв. произошло глубокое изменение научных представлений о материи и, соответственно, радикальное изменение понятий Пространства и времени. В физическую картину мира вошла концепция поля, как формы материальной связи между частицами вещества, как особой формы материи. Все тела, т. о., представляют собой системы заряженных частиц, связанных полем, передающим действия от одних частиц к другим с конечной скоростью — скоростью света. Полагали, что поле — это состояние эфира, абсолютно неподвижной среды, заполняющей мировое абсолютное пространство. Позже было установлено (Х. Лоренц

-4-

и др.), что при движении тел с очень большими скоростями, близкими к скорости света, происходит изменение поля, приводящее к изменению пространственных и временных свойств тел; при этом Лоренц считал, что длина тел в направлении их движения сокращается, а ритм происходящих в них физических процессов замедляется, причём пространственные и временные величины изменяются согласованно.

  Вначале казалось, что таким путём можно будет определить абсолютную скорость тела по отношению к эфиру, а следовательно, по отношению к абсолютному пространству. Однако вся совокупность опытов опровергла этот взгляд. Было установлено, что в любой инерциальной системе отсчёта все физические законы, включая законы электромагнитных  взаимодействий, одинаковы.

Специальная теория относительности (см. Относительности теория) А. Эйнштейна, основанная на двух фундаментальных положениях — о предельности скорости света и равноправности инерциальных систем отсчёта, явилась новой физической теорией Пространства и времени. Из неё следует, что пространственные и временные отношения — длина тела  и длительность происходящих в нём процессов — являются не абсолютными величинами, как утверждала ньютонова механика, а относительными.

 Отсюда следует, что представления об абсолютном Пространстве и времени несостоятельны. Пространство и время являются именно общими формами координации материальных явлений, а не самостоятельно существующими (независимо от материи) началами бытия.

  Связь Пространства и времени с материей выражается не только в зависимости законов Пространства и времени от общих закономерностей, определяющих взаимодействия материальных объектов. Она проявляется и в наличии характерного ритма существования материальных объектов и процессов — типичных для каждого класса объектов средних времён жизни и средних пространственных размеров.

  Из изложенного следует, что Пространству и времени присущи весьма общие физические закономерности, относящиеся ко всем объектам и процессам. Это касается и проблем, связанных с топологическими свойствами Пространства и времени.

  Проблема границы (соприкосновения) отдельных объектов и процессов непосредственно связана с поднимавшимся ещё в древности вопросом о конечной или бесконечной делимости Пространства и времени, их дискретности или непрерывности

  Проблема реальной делимости Пространства и времени была поставлена только в 20 в. в связи с открытием в квантовой механики.

  Решение вопроса о квантовании Пространства и времени тесно связано с проблемами структуры элементарных частиц.

  Тесная взаимосвязь пространственно-временных свойств и природы взаимодействия объектов обнаруживается также и при анализе симметрии Пространства и времени.

Одной из важных проблем Пространства и времени является вопрос о направленности течения времени. В ньютоновой концепции это свойство времени считалось само собой разумеющимся и не нуждающимся в обосновании. У Лейбница необратимость течения времени связывалась с однозначной направленностью цепей причин и следствий. Современная физика конкретизировала и развила это обоснование, связав его с современным пониманием причинности. По-видимому, направленность времени

-5-

связана с такой интегральной характеристикой материальных процессов, как развитие, являющееся принципиально необратимым.

  К проблемам Пространства  и времени, также обсуждавшимся ещё в древности, относится и вопрос о числе измерений Пространства, и времени. В ньютоновой концепции это число считалось изначальным. Однако ещё Аристотель обосновывал трехмерность пространства числом возможных сечений (делений) тела. Интерес к этой проблеме возрос в 20 в. с развитием топологии. Л. Брауэр установил, что размерность пространства есть топологический инвариант — число, не изменяющееся при непрерывных и взаимно однозначных преобразованиях пространства. В ряде исследований была показана связь между числом измерений пространства и структурой электромагнитного поля (Г. Вейль), между трехмерностью пространства и спиральностью элементарных частиц. Всё это показало, что число измерений Пространства и времени неразрывно связано с материальной структурой окружающего нас мира.

 

5. 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.

  Из всеобщих свойств пространства и времени следует, прежде всего, отметить:

  Их объективность и независимость от человеческого сознания и сознания всех других разумных существ в мире (если такие есть).

  Их абсолютность - они являются универсальными формами бытия материи, проявляющимися на всех структурных уровнях ее существования.

  Неразрывную связь друг с другом и с движущейся материей.

  Единство прерывности и непрерывности в их структуре - наличие отдельных тел, фиксированных в пространстве при отсутствии каких-либо “разрывов” в самом пространстве.

   Количественную и качественную бесконечность, неотделимую от структурной бесконечности материи - невозможность найти место, где отсутствовали бы пространство и время, а так же неисчерпаемость их свойств.