24. Пространство и время в естествознании

Пространство и время - фундаментальные категории современного естествознания. Физические, биологические, географические и другие величины непосредственно или опосредованно связаны с пространственно-временными характеристиками объектов.

Для первобытных людей: мир – нечто маленькое и кратковременное, ограничивающееся видимыми очертаниями объектов (горы, моря). Место обитания племени – благотворное пространство, все что за пределами племени – внешнее пространство, наделенное отрицательными качествами. Далее шло разветвление межплеменных связей –> появление представлений о множественности оазисов упорядоченного бытия. Появляется многоуровневый характер мифологического мира – верхний уровень (мир предков), средний (людей), нижний (мертвых). Объединяются уровни с помощью «мирового древа (креста, и т. д.).

Восприятие времени – каждому уровню мира присущи свои признаки времени (ритм, длительность и т.д.). Ориентация на прошлое. Время не отделялось от пространства.

Античность: мир уже не такой маленький. Время – река времени (прошлое – настоящее – будущее). Появилось множество представлений. Элейская школа – отрицание существования пустого пространства. Демокрит – пустота существует. Евклид – математическая форма бытия. Зарождаются геометрические представления о Земле и Солнце. Геоцентрическая система мира Птолемея (Земля – центр вселенной)

Средние века: усложнение представлений о мире (из-за ВГО). Земля – шар. Гелиоцентрическая система мира Коперника (Солнце – центр; пространство безгранично)->Дж. Бруно – вселенная бесконечна. Галилей – принцип относительности, Декарт – все явление природы объясняются взаимодействием элементарных частиц (идея близкодействия). Ньютон – закон тяготения =>вселенная бесконечна, существуют 2 типа пространства и времени – абсолютное и относительное. Лейбниц – существуют только относительное пространство и время. Однако эта теория не была принята, и до 19 века считалось, что пространство и время – величины абсолютные, а все вокруг заполнено невидимым веществом эфиром (классическая механика). Но теория относительности Эйнштейна разрушила эти постулаты. В классической теории – если все материальные вещи исчезнут, пространство и время останутся; в теории относительности – они тоже исчезнут.

Пространство и время в различных отраслях естествознания: в современной науке используются такие понятия, как физическое, геологическое, географическое, биологическое, психологическое, социальное пространство и время. Например, психологическое время. Связано с восприятием (в детстве медленно, в юности – быстрее, в старости – очень быстро)

25. Свойства пространства и времени

Самостоятельность пространства и времени: до настоящего времени нет единой модели пространства и времени, применимой во всех областях естествознания. Скорее можно говорить о выборе и создании подходящей модели пространства и времени для решения конкретных задач в разных отраслях науки о природе. Связано с выявлением его самостоятельной сущности. Здесь говорят о двух концепциях: субстанциальной (описании природных процессов используются средства классической механики и пространство и время воспринимаются как нечто самостоятельное) и реляционной (релятивистской) (пространство и время существуют постольку, поскольку существует материя, т.е. если вдруг исчезнет материя, то исчезнет и пространство, и время).

Мерность пространства и времени: в литературе обсуждается такое свойство пространства и времени, как их мерность. Обычно под мерностью понимают количество замеров, которые следует сделать для однозначного определения места некоторой точки. Для мерности пространства - 3 измерения – линия, плоскость, 3D. Для мерности времени – достаточно одного. Некоторые считают, что нужно 2 и больше (Симонов).

Симметрия и асимметрия пространства и времени: Симметрия заключается в переходе объектов в самих себя или друг в друга при осуществлении определенных преобразований. В наиболее широком смысле симметрия — свойство неизменности (инвариантности) отдельных сторон, процессов и отношений объектов относительно некоторых преобразований. Симметрия – зеркальная и радиально-лучевая. Асимметрия – нарушение симметрии.

Обратимость пространства и времени: свойство тесно связано с симметрией. Пространство обратимо, время – нет. В более общем виде решение проблемы обратимости связано с рассмотрением двух противоположных концепций - статической и динамической. Статическая - события прошлого, настоящего и будущего существуют в известной мере одновременно => все физические процессы могут происходить одинаково как в прямом направлении, так и в обратном (можно создать машину времени). Динамическая - есть лишь настоящее, прошлое существовало, а будущее только еще будет существовать.

Геометрические свойства пространства: Геометрический анализ пространства опирается на исторический опыт землепользования. Евклид говорил, что пространство характеризуется трехмерностью и изотропностью (независимостью свойств от направления), а прямая есть кратчайшее расстояние между двумя точками. Геометрия Евклида исходит из пяти аксиом. В трехмерном неевклидовом пространстве кривизна пространства понимается как отступление его метрики от евклидовой, что точно описывается языком математики, но невозможно представить как-то наглядно.