23. Простір і час як форми існування матерії

Загальними формами існування матерії є простір і час. Просторово-часові характеристики має будь-яке явище буття світу. Простір виражає протяжність, будову матеріальних об’єктів, а час – тривалість їх існування, послідовність зміни станів. Так само як і простір, час без матеріальних об’єктів не існує. Основні властивості простору: протяжність (здатність співіснування різних елементів: крапок, відрізків, об’ємів), тривимірність (положення об’єкта визначається довжиною, шириною і висотою), симетрія і асиметрія, конкретна форма і розміри, відстань між тілами, межі кожної системи. Простір кожної матеріальної системи принципово незамкнений, переходить у простір іншої системи, що може відрізнятися за різними характеристиками. До загальних властивостей часу належать: об’єктивність, тривалість (послідовність змін), одномірність, незворотність, асиметричність, нерозривний зв’язок з простором, рухом, матерією. У природничо-науковій літературі поняття „час” часто вживається як синонім поняття „тривалість”. На це звертав увагу, наприклад, І.Ньютон.

Існують 2 підходи стосовно природи простору та часу: Перший підхід (субстанціональний) доводить, що простір і час – самостійні сутності, що діють поряд з матерією і незалежні від неї, тобто простір і час та матеріальні об’єкти лише можуть прикладатися один до одного, не взаємодіючи. Зокрема, І.Ньютон у своїй праці „Математичні начала натуральної філософії” (1687) вказував, що простір – це щось подібне до порожньої кімнати, в яку можна внести чи винести меблі, а простір при цьому залишиться без змін. Другий підхід (реляційний) розуміє простір і час у тісному взаємозв’язку з матеріальними об’єктами, і поза ними вважаються неіснуючими. Підтвердженням вірогідності другого підходу стали наступні дослідження: Б.Риманн (1826-1866) – німецький математик: сума кутів трикутника, як матеріального об’єкта, на площині завжди дорівнює 180 гр. Однак, якщо геометричну фігуру трикутника уявити на сферичній поверхні, то сума кутів його буде більшою. Отже, і простір таким чином буде більшим, тобто змінним, а не стабільним; М.Лобачевський (1792-1856) – російський математик довів, що сума кутів трикутника може бути менша за 180 гр.: це залежить від того, з якого боку сферичної поверхні уявити трикутник; А.Ейнштейн (1879-1955) у своїй „Загальній теорії відносності” (1916) дослідив, що у Всесвіті, в залежності від розподілу мас, можуть реалізовуватися різні геометрії простору. Ейнштейн зробив такі висновки: 1. якщо тіло рухається зі швидкістю, близькою до швидкості світла (300 тис. км/сек.), то це тіло змінюється у своїх розмірах (зростає його маса). Отже, змінюються і його просторові характеристики. 2.якщо тіло рухається з швидкістю, близькою до швидкості світла, то час для такого тіла протікає повільніше Швейцарський фізик К.Лейшнер у 1994 р. розрахував, ґрунтуючись на дослідженні Ейнштейна, що коли тіло буде летіти зі швидкістю 800 млн. км/год., то час буде мати такі характеристики:

Політ тіла тривалістю:

• 15 років – на Землі мине 35 р.;

• 20 років – на Землі мине 80 р.;

• 30 р. – на Землі мине 1200 р.

Ще один приклад: Якщо космонавти літають навколо Землі зі швидкістю 8км./сек., то зміна часу вимірюється менше на декілька секунд від польоту космонавта, тобто він буде молодшим від другого космонавта на декілька секунд. Тобто, час на Землі протікає швидше, а у польоті – повільніше.

Простір і час, як відомо, існують незалежно від людини, її свідомості, тобто вони об’єктивні за своєю природою. Але їх сприйняття не позбавлене особистісних, суб’єктивних моментів. Це виявляється в тому, що: а) протяжність матеріальних об’єктів відображається не завжди по-справжньому – відстань між ними може ховатися (напр. в горах, пустелі); б) час також може протікати по-різному – або швидше, або повільніше. Все залежить від уваги, інтересу чи захопленості людини. (напр. один і той же час у дитячому віці протікає повільно, а у дорослому – швидко).

Автора теорії відносності А.Ейнштейна журналісти якось запитали, як розуміти його твердження про те, що час поняття відносне, може сповільнюватися, коли загальновідомо, що час в земних умовах протікає однаково ? Відомий вчений відповів: „ Одна справа, коли ви тримаєте на колінах гарну дівчину, інша – коли ви стоїте голими п’ятами на гарячій сковороді. Час для вас буде протікати зовсім по-різному: у першому випадку – швидко, у другому – надто повільно”.