Проблема пространства и времени

Свойства пространства: протяженность однородность (отсутствие в нем к-л выделенных точек) изотропность (равноправность всех возможных направлений) трехмерность

Свойства времени: длительность одномерность необратимость (невозможность возврата в прошлое) однородность Некоторые философы усматривают связь необратимости времени с необратимостью термодинамических процессов и с действием закона возрастания энтропии. В микрофизике необратимость времени связывается с характером законов квантовой механики. Существуют также космологические подходы к обоснованию необратимости времени. Наиболее широкое распространение получила причинная концепция времени; ее сторонники считают, что при обратном течении времени причинная связь оказывалась бы невозможной.

Психологическое (перцептуальное) время связано с восприятием и переживанием времени индивидом: время то бежит, то замедляется…

На протяжении почти всей истории естествознания существовали 2 основные концепции п. и в. Одна из них идет от древних атомистов, которые ввели понятие пустого пространства и рассматривали его как однородное (одинаковое во всех точках) и бесконечное (Эпикур полагал, что оно не одинаково по всем направлениям); понятие времени разработано слабо и рассматривалось как субъективное ощущение действительности. В новое время эту концепцию развил Ньютон. Он избавил ее от антропоморфизма. По нему эти начала существуют независимо от материи и друг друга. Пространство само по себе есть пустое вместилище тел, абсолютно неподвижное, непрерывное, однородное и изотропное(одинаковое по всем направлениям), проницаемое – не воздействующее на материю и не подвергающееся ее воздействиям, бесконечное. От абсолютного пространства Ньютон отличал протяженность тел – их основ. свойство, благодаря которому они заним. определенное место в абс. пространстве, совпадают с этими местами. Протяженность есть фундаментальное свойство и не нуждается в объяснении. Абс. пространство вследствие неразличимости своих частей неизмеримо и непознаваемо. Наука же и практика имеет дело только с относительным пространством. Время – есть нечто абсолютное и ни от чего не зависящее, чистая длительность текущая от прошлого к будущему. Оно лишь пустое вместилище событий, которые заполняют его или не заполняют. Время универсально. Однородно, непрерывно, бесконечно, однородно. Абс. время несоизмеримо, но от него отличается относительное время , которое измеряется с пом-ю часов, или переодич5еских движений. Независимость п. и в. проявляется в том, что расстояние между двумя точками и между двумя событиями сохраняют свои значения независимо друг от друга в любой системе отсчета. Противоречие этой системы заключалось в принципиальной опытной непознаваемости абс. п. и в., а согласно принципу относительности классической механики, все инерциальные системы отсчета равноправны и невозможно отличить движется ли система в отношении к абс. пространству или покоится. Это противоречие послужило доводом для противников этой концепции, которых представляет Аристотель и Лейбниц, наиболее полно развивший данный подход. Лейбниц отвергает представление о п. и в. как самостоятельных началах бытия, существующих наряду с материей и независимо от нее. Пространство – порядок взаимного расположения множества тел, время – порядок сменяющих друг друга явлений или состояний тел. Представление о протяженности отдельного тела. Рассматриваемого безотносительно к другим не имеет смысла. Пространство есть отношение применимое лишь ко многим телам. Можно говорить лишь об относительных размерах данного тела в сравнении с размерами иных тел. То же можно сказать и о длительности, поскольку это понятие применимо лишь к отдельным явлениям в ряду других. Протяженность любого объекта не есть первичное свойство, а обусловлено силами , действующими внутри объекта; внутренние и внешние взаимодействия определяют длительность состояний. Но концепция Лейбница не могла ответить на вопросы, касающиеся вакуума, она противоречила убеждению в единственности и универсальности евклидовой геометрии и она представлялась непримиримой с классической механикой, так как казалось, что признание чистой относительности движения не дает объяснение преимущественной роли инерциальной системы отсчета.

Пространство и время в 18-19 в.в. Дж. Беркли – рассматривал пространственные и временные отношения субъективистски, как порядок восприятий; у него не было и речи об объективных механически и геометрических законах.

Кант объявил п. и в. априорными формами человеческого созерцания, т.е. была осуществлена попытка их абсолютизации. Взгляды Канта нашли немало сторонников, их несостоятельность была доказана лишь после создания неевклидовых геометрий, которые утверждали, что геометрические свойства пространства, будучи наиболее общими физическими свойствами, определяются общей природой сил, формирующих тела.

Энгельс. Энгельс полагал, что находится в пространстве – значит быть в форме расположения одного возле другого, существовать во времени – значит быть в форме последовательности одного после другого. Без материи эти две формы суть ничто, они пустые абстракции.

В 20 веке в физическую картину вошла концепция поля как формы материальной связи между частицами вещества, как особой формы материи. Все тела, следовательно, представляют собой системы заряженных частиц, связанных полем, передающем сигналы от одной частицы к другой со скоростью света. Сначала полагали, что поле- это состояние эфира, неподвижной среды, заполняющее абс. пространство.

Новой физической теорией п. и в. явилась теория относительности А. Эйнштейна. ИЗ нее следует, что пространственные и временные отношения – длина тела и длительность происходящих в нем процессов – являются не абсолютными величинами, а относительными Частица может проявлять себя относительно более медленно движущейся частицы как сферическая, а по отношению более быстро двигающейся и налетающей на нее частицы как сплющенный в направлении движения диск. Соответственно скорость жизни медленно движущейся частицы ниже, чем быстро движущейся. Следовательно представления об абс. пространстве и времени несостоятельны. Они не самостоятельные начала бытия, но общие формы координации мат. явлений. Теория относительности отвергла представление о существовании пустых п. и в., имеющих самостоятельное значение. Она доказала зависимость п. и в. от концентрации масс, что в масштабах метагалактики ведет к изменению масштабов пространства со временем.

Пространству и времени присущи общие физические закономерности, относящиеся ко всем объектам и процессам. Проблема границы отдельных объектов и процессов связана с вопросом о делимости пространства и времени. В античности эта проблема решалась чисто умозрительно (представление об «атомах времени» Зенона). Ньютон полагал, что п. и в. реально разделены до бесконечности. Лейбниц полагал, что хотя они и делимы до бесконечности, но реально не разделены на точки, т.к. в природе нет объектов и явлений, лишенных размера и длительности. С открытием поля в науке утвердилось представление о непрерывности пространства и времени.

Проблема реальной делимости п. и в. была поставлена в 20 в. в связи с открытием принципа неопределенностей соотношения, согласно которому для абсолютно точной локализации микрочастицы необходимы бесконечно большие импульсы, что физически не может быть осуществимо. Нет реальных физических условий, при которых можно было бы измерить точное значение напряжения поля в каждой его точке. Т.е невозможна не только реальная разделенность п. и в. на точки, но невозможно их разделить на эти самые точки. В действительности объекты отделены друг от друга относительно, а не абсолютно. Это же справедливо и относительно моментов времени.

Одна из важнейших проблем п. и в. вопрос о направленности течения времени. У Ньютона этот вопрос считался само собой разумеющемся и не нуждающемся в обосновании. У Лейбница необратимость времени связывалась с однозначной направленностью цепей причин и следствий. Совр. Физика развила это обоснование связав его с совр. пониманием причинности. По-видимому, направленность времени связана с такой интегральной характеристикой матер. процессов как развитие, являющееся принципиально необратимой.

Еще одна проблема – число измерений п. и в. У Ньютона их число считалось изначальным, но Аристотель обосновывал трехмерность пространства числом возможных сечений тела. Интерес к этой проблематике возник снова с развитием топологии. Брауэр установил, что размерность пространства есть топологический инвариант – число, не изменяющееся при непрерывных и взаимно однозначных преобразованиях пространства. Ряд исследований показали связь между числом измерений пространства и структурой электромагнитного поля, между трехмерностью пространства и спиральностью элементарных частиц.