Развитие представлений о пространстве и времени в философии и истории науки

Содержание

 

Введение 3

1. Развитие представлений о пространстве и времени в философии и истории науки 4

2. Субстанциальная и реляционная концепции пространства и времени 9

3. Пространство и время в специальной теории относительности (СТО) и общей теории относительности (ОТО) А. Эйнштейна 13

4. Свойства пространства и времени 16

Заключение 20

Литература 21

 

 

Введение

 

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.

Проблемы пространства и времени  привлекали внимание философов и  ученых с давних времен. Это неудивительно, поскольку все, что существует в мире, имеет отношение к пространству и времени, они незримо охватывают и входят во все сущее. Однако понять, что собой представляют пространство и время, весьма непросто, и разные мыслители по-разному объясняли эти всем нам знакомые и одновременно загадочные феномены. Современные представления о мире сложились практически целиком на основании достижений науки ХХ в. К примеру, теория относительности радикально изменила наше понимание пространственно-временных отношений.

Однако, несмотря на гигантские успехи распространения образования и развития науки, человечество не избавилось от мучительных проблем и их даже не стало меньше. Широкое применение науки и техники раскрыло не только их огромные созидательные возможности, но и продемонстрировало всем, что они могут быть использованы и против человека. Неотъемлемой частью современной картины мира являются глобальные проблемы, выражающие глубинные противоречия современного этапа единого исторического процесса развития. Это, несомненно, отражается и на мировоззрении современной эпохи.

Цель данной работы – проанализировать понятия пространства и времени  в современной научной картине  мира.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Развитие представлений о пространстве и времени в философии и истории науки

 

Для обыденных представлений пространство и время – нечто привычное, очевидное и известно всем нам с детства. Однако для того чтобы полнее понять суть философского понимания пространства и времени – важнейших феноменов человеческой культуры и сущностных характеристик нашего индивидуального существования, необходимо кратко проанализировать те представления о них, которые существовали в прошлом. А именно провести анализ представлений о пространстве и времени в античных доктринах.

Несомненно, пространство является важнейшим атрибутом бытия – человек всегда живет в нем, осознавая свою зависимость от таких его характеристик, как размеры, границы, объемы. Он измеряет эти размеры, преодолевает границы, заполняет объемы, другими словами он сосуществует с пространством. Такое сосуществование породило еще в архаическом сознании людей любопытные представления о нем, которые интересны нам и сегодня. В мифологии пространство одухотворено и разнородно. Это не хаос и не пустота. Оно всегда заполнено вещами и в этом смысле является своеобразным преодолением и упорядочиванием мира, тогда как хаос олицетворяет собой отсутствие пространства.

Исследователи отмечают, что для мифологического пространства характерно свойство спирального развертывания по отношению к особому «мировому центру» как некой точке, через которую как бы проходит воображаемая «ось» разворота. Такое значение сохраняется и в современном языке, где пространство ассоциируется с понятиями, обозначающими «расширение», «простирание», «рост».

Кроме того, мифологическое пространство развертывается организованно, закономерно. Оно состоит из частей, упорядоченных  определенным образом. Поэтому познание пространства, изначально основано на двух противоположных операциях  – анализе (членении) и синтезе (соединении). Это легло в основу более позднего понимания относительно однородного и равного самому себе в своих частях пространства. Однако основной характеристикой мифологического пространства все же считается разнородность и прерывность, т. е. в первую очередь его качественная расчлененность. ¹

Итак, мы видим, что пространство в мифологическую эпоху трактовалось не как физическая характеристика бытия, а представляло собой своеобразное космическое место, в котором развертывалась мировая трагедия борющихся друг с другом богов, персонифицированных добрых и злых сил природы, людей, животных и растений. Это было вместилище всех предметов и событий, жизнь которых была в пространстве определенным образом упорядочена и подчинена общим закономерностям. Это – образ, прежде всего, культурного пространства, которое иерархически упорядочено и качественно разнородно, а потому и его отдельные места наполнены специфическими смыслами и значениями для человека.

Что же касается категории времени, то в древности человек ощущал еще большую свою зависимость от времени, так как с ним было связано понимание смерти, остановки как его индивидуального времени, так и неизбежного исчезновения всего, что для него было значимо и дорого в мире: от родных и близких до любимых вещей. Человек жил во времени и боялся его, что воплощено в древнегреческой мифологии в фигуре Крона, одного из сыновей-титанов Урана. Крон, символизирующий собой время, получает власть над Землей, зная, что его должен лишить власти один из его сыновей. Он пожирает всех сыновей, кроме одного, Зевса, которого удается спрятать. В этом эпизоде время предстает как поток, уносящий с собой в небытие все сущее.

Мифическое время обладает свойством  линейности в смысле разворачивания из некой нулевой точки, из момента  творения мира. Но, одновременно, уже возникнув, время приобретает свойство цикличности (повторяемости), что соответствует цикличности самой жизни людей. Жизнь фиксируется в различного рода календарных и сезонных ритуальных праздниках, основанных на воспроизведении событий мифического прошлого, поддерживающих порядок и гармонию мирового целого.

В процессе анализа мифологических представлений о пространстве и  времени мы обнаруживаем, что данные представления нельзя рассматривать  как порождение примитивного сознания. Особенно это относится к пониманию  тесной взаимосвязи пространства и  времени, цикличности и линейности в существовании мира. Пространственно-временной  континуум в мифологическом сознании выступает как основной параметр устройства Космоса. В Космосе имеются  особого рода сакральные точки, которые  представляют собой центры мира. Иначе  говоря, изначальный хаос упорядочивается  посредством исходных пространственно-временных  отношений и основанных на них  структурообразующих ритуальных действий.

Достаточно быстро человек осознает и то, что пространство и время очень тесно связаны друг с другом. Ведь время можно измерять мерой пространства – расстоянием, а расстояние – мерами времени. Так, время можно измерять относительным положением стрелок на циферблате часов, расстояние – временем, которое потребуется на дорогу до какого-либо объекта. ²

Естественнонаучные представления о пространстве и времени прошли длинный путь становления и развития. Уже в античности мыслители задумывались над природой и сущностью пространства и времени, хотя их рассуждения носили стихийный, нередко противоречивый характер, в философии и науке существовали самые разнообразные трактовки пространства и времени.

Так, пространство понималось как:

• протяженная пустота, которую заполняли все тела, но которая от них не зависела (Демокрит, Эпикур, Ньютон);
• протяженность материи или эфира (Платон, Аристотель, Декарт, Спиноза, Ломоносов); форма бытия материи (Гольбах, Энгельс);
• порядок сосуществования и взаимного расположения объектов (Лейбниц, Лобачевский);
• комплекс ощущений и опытных данных (Беркли, Мах) или априорная форма чувственного созерцания (Кант).

Время также трактовалось по-разному:

• субстанция или самодовлеющая сущность, и с этим было связано начало выявления его метрических свойств (Фалес, Анаксимандр); с этой трактовкой связано возникновение субстанциальной концепции времени;
• Гераклит ставит вопрос о текучести, непрерывности и универсальности времени, закладывая традицию его динамической трактовки;
• Парменид, напротив, говорит о неизменности времени, о том, что видимая изменчивость - это особенность нашего чувственного восприятия мира, а истинным бытием обладает лишь вечное настоящее Бога; это можно считать возникновением статической концепции времени;
• Платон закладывает основы идеалистической реляционной трактовки времени. В его мире идей время статично, там царит вечность, а вот для «неистинного» мира телесных вещей время динамично и релятивно; тут есть прошлое, настоящее и будущее;
• длительность существования и мера изменений материи (Аристотель, Декарт, Гольбах); форма бытия материи, выражающая длительность и последовательность изменений (Энгельс, Ленин), - материалистический вариант реляционного подхода;
• абсолютная субстанциальная длительность, однородная для всей Вселенной и независимая ни от каких взаимодействий и движений вещей (классическая субстанциальная концепция Ньютона);
• относительное свойство феноменальных вещей, порядок последовательности событий (классический вариант реляционной концепции Лейбница);
• форма упорядочивания комплексов ощущений (Беркли, Юм, Мах) или априорная форма чувственного созерцания (Кант). ³

Однако в современной науке  в целом понимание пространства и времени можно свести к двум фундаментальным подходам: один из них рассматривает пространство и время как независимые друг от друга сущности, другой – как нечто производное от взаимодействия движущихся тел.

Другими словами, согласно первой, пространство – это бесконечное вместилище вещей, арена движения тел. Такое  представление о пространстве (его  придерживались Демокрит, Эпикур, Лукреций) соответствовало взгляду атомистов  на природу вещей. Все сущее рассматривалось  ими как совокупность бесконечного числа неизменных по форме и величине частиц – атомов, образующих при  сцеплении друг с другом все многообразие тел природы. «Полное» и «пустое» – два неразрывно связанных понятия. Атомы (абсолютно «полное») могут существовать и двигаться только в абсолютно «пустом» пространстве-вместилище.

Этой концепции пустого пространства противопоставляется концепция, выдвинутая Аристотелем. Он полагал, что случайные  сочетания неизменных частиц не могут  обусловить качественное своеобразие  и целостность вещей, их специфические  закономерности. Хотя материя и является субстратом вещей, но движущее, активное начало – это форма. Отрицание  атомизма вело за собой и отрицание  пустого пространства. Пустота существовать не может, ибо она – это нечто, имеющее величину, и одновременно ничто, бестелесное начало, ни на что  не действующее и не подвергающееся воздействию, чего не может быть, потому что быть не может. Отсюда делался вывод, что пространство – это совокупность мест, занимаемых телами. ⁴

Таким образом, в философском плане  пространство и время предстали  как важнейшие атрибуты бытия, характеризующие  функцию физических отношений между  объектами.

 

 

2. Субстанциальная и реляционная  концепции пространства и времени

 

В истории философии существуют две точки зрения об отношении  пространства и времени к материи. Первую из них можно условно назвать  субстанциальной (от лат. substantia – то, что лежит в основе; сущность) концепцией. В ней пространство и время трактовались как самостоятельные сущности, существующие наряду с материей и независимо от нее. Соответственно отношение между пространством, временем и материей представлялось как отношение между двумя видами самостоятельных субстанций. Это вело к выводу о независимости свойств пространства и времени от характера протекающих в них материальных процессов.

Вторая концепция – реляционная (от лат. relatio – отношение). Ее сторонники понимали пространство и время не как самостоятельные сущности, а как системы отношений, образуемых взаимодействующими материальными объектами. Вне этой системы взаимодействий пространство и время считались несуществующими. В этой концепции пространство и время выступали как общие формы координации материальных объектов и их состояний. Соответственно допускалась и зависимость свойств пространства и времени от характера взаимодействия материальных систем.

Физики долгое время полностью  придерживались субстанциальной концепции  Ньютона, повторяли его определения  понятий абсолютного пространства и времени. Только некоторые философы критиковали понятия абсолютного  пространства и абсолютного времени. Так, Г.В. Лейбниц, «вечный оппонент»  Ньютона, выступил с критикой субстанциальной  концепции и отстаивал принципы реляционной теории пространства и  времени, считая «пространство, так  же как и время, чем-то чисто относительным: пространство – порядком существований, а время – порядком последовательностей. Ибо пространство... обозначает порядок одновременных вещей, поскольку они существуют совместно, не касаясь их специфического способа бытия». ⁵

С точки зрения признания объективности  пространства и времени обе эти  концепции равноценны. Если говорить об их естественнонаучной обоснованности, то в XVII-XIX веках явное преимущество было на стороне субстанциальной  концепции; именно она лежала в основе ньютоновской механики, принимавшейся  в то время за образец точной науки. В электродинамике в пользу существования абсолютного пространства свидетельствовала гипотеза светоносного эфира, который заполняет абсолютное пространство и является носителем электромагнитных волн. Наконец, сильнейшим свидетельством в пользу субстанциальной концепции пространства был факт единственности эвклидовой геометрии. А это как бы подтверждало вывод, следовавший из субстанциальной концепции, что свойства пространства и времени неизменны и независимы от характера движения и взаимодействия материальных систем. ⁶

Как показывает проведенный нами анализ, существует традиция исторического изложения в продуктивном противопоставлении реляционных и субстанциальных концепций. С нашей точки зрения, их различие заключается в том, что в реляционном представлении пространство и время не являются первичными, неопределимыми (аксиоматическими) понятиями. Они трактуются с помощью понятий более глубокого уровня. Здесь можно пытаться строить модели конструктивного свойства для их описания. В субстанциальном подходе время понимается как изначальная среда, стихия, субстанция, которая сама обладает порождающими свойствами, например, она может определять движение.

В античности субстанциальные взгляды  на время и пространство во многом предшествовали реляционным представлениям: так, черты таких представлений есть у философов милетской школы, Пифагора, Гераклита, атомистов, элеатов (Парменид, Зенон и др.). В развитых философских системах Платона и Аристотеля присутствуют реляционные представления, просуществовавшие, развиваясь, до наших дней (надо, конечно, понимать всю упрощенность и схематичность такого деления: например, взгляды Аристотеля на пространство (топосы), скорее, субстанциальны).