Лекция 11

Время и расстояние

1. Время и пространство

2. Время расстояние и движение в физике

   1. Движение в физике

   2. Время в физике

   3. Расстояние в физике

1 Время и пространство

Материалистическое решение основного вопроса философии означает и последовательно-материалистический взгляд на основные формы су­ществования матери пространства и времени

Философию прежде всего интересует вопрос об отношении времени и пространства к материи

Т есть являются ли время и пространство реальными или это частные абстракции существующие только в сознании

Философы идеалисты отрицают зависимость времени и пространства от материи и рассматривают то как формы индивидуального сознания (Беркли Мах Юм)то как априорные формы чувственного созерца­ния(Кант) то как категории абсолютного духа(Гегель)

Опираясь на достижения науки и практики диалектический материа­лизм показал что пространство и время - это объективные формы бы­тия материи существующие вне и не зависимо от человека и его соз­нания. В том что время и пространство не отделимы от материи прояв­ляется их универсальность и всеобщность

Пространство выражает порядок расположения одновременно существу­ющих объектов

Иными словами понятие пространства приписывает общее свойство бесконечного множества существующих тел - определённым образом ограничивать друг друга и вместе с тем продолжать друг друга. Время выражает последовательность существования сменяющих друг друга явлений

Иными словами понятие времени отражает процесс изменения материи со стороны отношений следования Это длительность материальных объектов в их собственном бытии длительность зависящая от отноше­ний данного тела к другим телам а также от характера процессов происходящих в нём

Представления и понятия человечества о пространстве и времени развивающиеся в ходе познания действительности всё в большей сте­пени отражают объективные процессы

Чрезвычайно важной характеристикой времени является его необрати­мость т е направленность от прошлого к будущему

Эта проблема в физике и философии наименее изучена

Диалектический материализм не просто внешнюю связь времени и пространства с движущейся материей а считает что движение являет­ся сущностью времени и пространства и что следовательно материя движение время и пространство неотделимы друг от друга

В науке мысль о возможной зависимости свойств пространства от происходящих в нём физических процессов связана прежде всего с именем Н И Лобачевского

Именно им впервые в истории науки было высказано предположение о существовании зависимости между геометрическими свойствами прост­ранства и характером движения материальных объектов

Первые научные понятия пространства и времени мы находим в клас­сической физике

Естествознание 18-19 веков говоря об объективности времени и пространства рассматривало их вслед за Ньютоном в отрыве друг от друга и как нечто самостоятельное существующее совершенно незави­симо от материи и движения

В соответствии с атомистическими взглядами древних натурфилософов (Демокрит Эпикур)естествоиспытатели вплоть до 20 века отождест­вляли пространство с пустотой считали его абсолютным всегда и всюду одинаковым и неподвижным а время - протекающим равномерно Такая точка зрения на пространство и время ведёт к признанию воз­можности мгновенной передачи взаимодействия между телами к мысли о том что любое явление может быть причиной любого другого незави­симо от пространственного интервала между ними

В действительности конечно реальное взаимодействие тел не может передаваться мгновенно

Оно может передаваться только от одного объекта к другому за оп­ределённый промежуток времени и в определённом пространственном интервале

Поэтому признание возможности мгновенной передачи взаимодействия между телами вытекающее из признания безотносительности прост­ранства и времени к движению тел является серьёзным методологи­ческим затруднением в классической механике и преодоление этой трудности связано с созданием теории относительности

Как известно специальная теория относительности покоится на двух постулатах :

1. Постоянство скорости света в вакууме

2. Во все инерциальных системах координат законы природы находятся в согласии Это положение называют специальным принципом относи­тельности

Теория относительности показала ограниченность взгляда классичес­кой механики на пространство и время как на абсолютные не связан­ные друг с другом и с движением материальных тел

Показала что абсолютного пространства и абсолютного времени в смысле безотносительности к движению материальных тел не сущест­вует. Тем самым она подтвердила и конкретизировала положение диа­лектического материализма о пространстве и времени о связи их оп­ределённых свойств друг с другом

Таким образом современная физика отбросила старые представления о пространстве как о простом вместилище тел и о времени как о еди­ном для всей Вселенной

Главный вывод теории относительности Эйнштейна состоит в том как раз в установлении того что время и пространство существуют не сами по себе в отрыве от материи а находятся в такой универсаль­ной взаимосвязи в которой они теряют самостоятельность и выступа­ют как стороны единого и многообразного целого

Общая теория относительности доказала что течение времени и про­тяженность тел зависят от скорости их движения и что структура или свойства четырёхмерного пространственно-временного континниу­ма (т е непрерывного множества точек) изменяются в зависимости от масс вещества и порождаемого ими поля тяготения

Теория относительности утверждая относительный(в физическом смыс­ле) характер пространственного и временного интервала показала момент абсолютного (в физическом смысле) который заключается во времени и в пространстве как формах существования движущейся ма­терии

В физике абсолютной называется такая величина которая не зависит от системы отсчета (например скорость света в вакууме) а относи­тельной - такая которая зависит от неё (например следовательно масса будет зависеть от скорости)

Утверждая постоянный универсальный характер скорости света в ва­кууме теория относительности вскрыла конкретный характер связи пространства и времени с движением

Считая что скорость света есть предельная скорость передачи взаи­модействия она показала что причинная связь между явлениями не может осуществляться вне зависимости от определенной координации этих явлений в пространстве и времени. Только те явления могут быть причинно связаны которые находятся в определенной временной и пространственной зависимости

Мерой этой зависимости является скорость света в вакууме

Два события могут быть причинно связаны только в том случае если луч света за промежуток времени между этими событиями проходит расстояние большее чем расстояние между этими событиями или по крайней мере равный ему

В противном случае эти события не могут быть причинно связанными в силу больших расстояний и малых промежутков времени

Причинная связь могла бы иметь место в том случае если бы перенос взаимодействия осуществлялся мгновенно : иными словами если бы материальные процессы не координировались в пространстве и во времени

Нельзя отождествлять философские представления о пространстве и времени с физическими теориями о пространстве и времени

На современном уровне наших знаний разграничивают следующие поня­тия пространства и времени:

1 Реальное (физическое) пространство и время

2 Перцептуальное пространство и время

Перцепция (лат perceptio-восприятие) - чувственное восприятие от­ражение вещей в пространстве через органы чувств

Т е это условие существования и смены наших ощущений : присущие объекту формы чувственности

3 Концептуальное пространство и время

Концепт (лат conceptus - понятие) - формулировка умственный образ общая мысль понятие

Т е это абстрактно - математические структуры способные моделиро­вать пространственно-временные отношения

Кроме того различают метрические (связанные с измерением понятием длины) и

топологические (сохраняющиеся при любых взаимно однозначных и непрерывных преобразованиях геометрического объекта) Свойства пространства и времени

Исходя из принципа неисчерпаемости движущейся материи и её атри­бутов мы можем предполагать что существуют ещё не известные свойства пространства и времени для отображения которых потребуются новые понятия и новый математический аппарат Однако мы убежде­ны что попытки преодолеть те или иные трудности существующие в современной физике за счет отказа от применимости пространствен­но-временных представлений не имеют под собой фактических основа­ний а в философском плане противоречат основным положениям об ат­рибутивности пространства и времени

Атрибут (лат attribuo - придаю наделяю) - неотъемлемое свойство предмета без которого предмет не может ни существовать ни мыс­литься