Эволюция взглядов на пространство и время

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Эволюция взглядов на пространство и время

Пространство и время, как и движение - атрибуты материи, основные условия ее бытия. Это объективно-реальные формы существования материи.

Пространство - объективно-реальная форма бытия материи, выражающая ее протяженность и структурность, сосуществование и взаимодействие элементов материальных систем. В обыденном сознании пространство воспринимается как расположение одного объекта возле другого, то есть свойство "соседства" материальных объектов.

Время - объективно-реальная форма бытия материи, отражающая длительность существования всех объектов и последовательность смены состояний движущейся материи. В обыденном сознании время воспринимается как последовательность событий. Оно отражает простейшее, но всеобщее свойство материальных явлений: следовать друг за другом.

Свойства пространства:

1. Объективность, то есть существование вне и независимо от воспринимающего субъекта, его сознания.

2. Абсолютность, всеобщность.

3. Относительность, то есть пространство существует в конкретных формах, соответственно формам движущейся материи.

4. Неразрывная связь с материей и движением, то есть пространство не существует вне материи и движения.

5. Неразрывная связь пространства и времени.

6. Единство прерывности (дискретности) и непрерывности.

7. Бесконечность пространства (свойство, вытекающее из бесконечности материального мира, его неисчерпаемости, выступающей как бесконечное проявление видов, форм, свойств и структур материи).

8. Протяженность.

9. Обратимость.

10. Многомерность: от трехмерности в макромире до двадцатипятимерности в микромире и n-мерности во Вселенной.

Свойства времени:

1. Объективность.

2. Абсолютность.

3. Относительность, то есть зависимость от скорости движения материи. Так, например, экспериментально доказано, что при увеличении скорости движения микрообъектов, увеличивается время их жизни.

4. Неразрывная связь с материей, то есть нет "чистой длительности", нет времени, в котором не происходили бы те или иные события.

5. Единство прерывности (дискретности) и непрерывности, обеспечивающей связность потока событий, без деления их на секунды, месяцы, годы, эпохи, века и т.д. Такое деление - акт субъективный.

6. Неразрывная связь с пространством. В теории относительности пространство-время существует как единый четырехмерный континуум, где три пространственные и временная координата выступают как одинаково изменяющиеся при переходе от одной системы отсчета к другой.

7. Вечность и бесконечность времени. Вселенная, как доказывает естествознание, развивается от минус-бесконечности до плюс-бесконечности.

8. Необратимость времени.

9. Одномерность времени.

Особо, как всеобщее свойство и времени, и пространства, необходимо выделить качественное многообразие пространственно-временных форм, соответствующих качественному многообразию структурных форм материи.

Пространство и время - фундаментальные категории современного естествознания. Физические, биологические, географические и другие величины непосредственно или опосредованно связаны с пространственно-временными характеристиками объектов. Ученые ведут дискуссии о сущности пространства и времени, об их основных свойствах. Проблемы пространства и времени во многом решаются в рамках господствующей в данную эпоху парадигмы. Картинам мира разных исторических эпох с присущими им культурами соответствовали свои пространственно-временные представления. Более того, выбор самих моделей пространства и времени зависит от конкретных целей и масштабов, в которых существует изучаемое явление или объект.

Нашим далеким предкам мир представлялся маленьким и кратковременным; для них пространство замыкалось видимыми очертаниями моря и гор. Пространство первобытных людей было очень неоднородным. На территории племени выделялись тотемные центры - места, где пространство, по мнению членов племени, обладало максимально благоприятными качествами. Место обитания племени было также благотворным пространством, ибо здесь похоронены предки.

Древним грекам мир не представлялся столь маленьким. Они были смелыми мореплавателями; установили торговые и культурные связи со многими народами, населявшими берега Средиземного моря. Древнегреческому ученому Эратосфену удалось определить длину земной окружности. В античной натурфилософии на смену опоясывающему Землю Океану приходит линейно упорядоченная река времени, которая катит свои воды из прошлого через настоящее в будущее, унося нас из детства в старость. (Эту линейную модель восприняло христианство, где присутствуют три момента времени: сотворение мира, распятие Христа и загробный мир -- конечный пункт. Однако в христианстве река времени потекла вспять: настоящее непрерывно переходит из будущего в прошлое. Здесь более приемлем образ песочных часов. Бог сотворил время и, отмерив нужное количество, «засыпал» его в верхнее отделение часов - это и есть будущее, которое через отверстие (настоящее) стекает в нижнее отделение - в прошлое.)

Эмпедокл, поддерживая учение о невозможности пустоты, высказывался в пользу реальности изменения и движения, считая, что пустого пространства не существует, и в качестве доказательства указывал: если рыбы передвигаются в воде, следовательно, все объекты также существуют в определенной среде. Напротив, Демокрит утверждал, что пустота существует и необходима для перемещений и соединений атомов. У древнегреческого математика Евклида пространственные характеристики объектов обрели строгую математическую форму. В это время зарождаются геометрические представления об однородном и бесконечном пространстве, высказываются предположения о шарообразности Земли и о Солнце как центре Вселенной.

В античное время возникает первая целостная система мира - геоцентрическая система К. Птолемея, в которой планеты, Солнце и другие небесные тела обращаются вокруг Земли по орбитам, представляющим сложное сочетание круговых орбит -деферентов и эпициклов. В центр деферента помещалась Земля, и принималось, что планета движется по эпициклу (системе эпициклов), центр которого равномерно перемещается по деференту. Система Птолемея представляла собой универсальную модель мира, где время было бесконечным, а пространство - конечным, в котором происходит равномерное круговое движение небесных тел вокруг неподвижной Земли.

Начиная с XV в. представления о пространстве и времени значительно расширяются. Этому активно способствовали Великие географические открытия, давшие представления о пространстве в пределах Земли и эмпирически доказавшие шарообразность нашей планеты. Изменение научной картины мира произошло с появлением гелиоцентрической системы мира, предложенной Н. Коперником (1543), где Солнце -- центральное тело, вокруг которого обращаются планеты. Гелиоцентрическая система мира сменила представление о Земле как центре мироздания. Теория Коперника направила движение естественнонаучной мысли к признанию безграничности и бесконечности пространства.

Аристарх Самосский (III в. до н.э.), который полагал, что звезды и Солнце неподвижны, Земля вращается вокруг Солнца по окружности, расстояние от Земли до звезд бесконечно большое, а также мыслителя раннего Возрождения Николая Кузанского (XV в.), который утверждал, что Земля, как и любое другое тело, не может быть центром Вселенной.

Огромную роль в развитии представлений о пространстве сыграл сформулированный Г. Галилеем принцип относительности, расширение которого во многом привело к современным научным представлениям о пространстве и времени. Он заметил, что, находясь в помещении под палубой корабля и наблюдая за всем, что там происходит, нельзя определить, покоится корабль или он движется равномерно и прямолинейно. Галилей сделал вывод, что механическое движение относительно, а законы, которые его определяют, абсолютны, т.е. безотносительны. Его взгляды коренным образом отличались от общепринятых в то время представлений Аристотеля о существовании «абсолютного покоя» и «абсолютного движения».

Представление о самостоятельном и независимом существовании пространства и времени получило всестороннее развитие в концепции И. Ньютона, который выдвинул понятие "абсолютного пространства" и "абсолютного времени". По Ньютону, абсолютное (математическое) пространство есть чистая протяженность, "пустое вместилище событий". Согласно этой концепции пространство и время независимы друг от друга, от материальных тел и их движения, они однородны, непрерывны. Пространство трехмерно и симметрично, время одномерно, равномерно течет от прошедшего к будущему.

Важный шаг в понимании сущности пространства и времени связан с созданием А. Эйнштейном (1905) специальной теории относительности. Относительными оказывались и «длина», и «промежуток времени» между событиями, и даже «одновременность» событий, иначе говоря, не только всякое движение, но и пространство, и время. В рамках общей теории относительности Эйнштейна считается, что структура пространства-времени определяется распределением масс материи. Так, в классической механике принимается, что если бы вдруг все материальные вещи исчезли, то пространство и время остались бы. Согласно теории относительности, пространство и время исчезли бы вместе с этими вещами.

эйнштейн пространство бытие

2. Пространство и время в различных отраслях естествознания. Самостоятельность пространства и времени

Биологическое пространство и время характеризуют специфические пространственно-временные свойства параметров органической материи: асимметрию расположения атомов в молекулах белка и нуклеиновых кислот; собственные временные ритмы и темпы изменения внутриорганизменных и надорганизменных биосистем; взаимосвязь и синхронизацию ритмов друг с другом, а также с вращением Земли вокруг оси и сменой времен года.

Психологическое пространство и время характеризуют основные структуры пространства и времени, связанные с восприятием и так называемыми перцептивными (вкусовыми, визуальными и т.д.) полями

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.

Существуют разные подходы к решению проблемы о таких специфических свойствах пространства и времени, как самостоятельность, мерность, симметрия, обратимость, кривизна, соотношение физического и геометрического подходов. Одно из наиболее обсуждаемых свойств пространства и времени связано с выявлением его самостоятельной сущности. Здесь говорят о двух концепциях: субстанциальной и реляционной (релятивистской).

Субстанциальная концепция подразумевает, что при описании природных процессов используются средства классической механики и пространство и время воспринимаются как нечто самостоятельное: пространство -- некоторое пустое вместилище тел, а время -- нечто протекающее равномерно и иначе называющееся длительностью. Само слово «субстанция» (от лат. substantia - сущность; то, что лежит в основе) подразумевает нечто относительно устойчивое или, другими словами, то, что существует само по себе, не зависит ни от чего другого.

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. Так, чтобы однозначно определить место точки в пространстве в фиксированный момент времени, необходимо и достаточно указать три ее координаты. Что касается мерности времени, то чаще всего указывают на его одномерность: для определения времени достаточно задать одну координату.

Симметрия - одно из свойств пространства и времени. Это свойство 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. Симметричными могут быть вещи, процессы, геометрические фигуры, математические уравнения, живые организмы, произведения искусства и т.д. Преобразования симметрии могут быть и реальными, и мысленными (пространственный сдвиг, вращение, зеркальное отражение в пространстве, зарядовое сопряжение -замена частицы на античастицу).

Обратимость пространства и времени - свойство, тесно связанное с симметрией. Как известно, в каждую точку пространства можно снова и снова возвращаться. В этом отношении пространство является как бы обратимым. Что касается времени, то обычно подчеркивается его необратимость, означающая однонаправленное изменение от прошлого к будущему: нельзя возвратиться назад в какую-либо точку времени, но нельзя и перескочить через какой-либо временной промежуток в будущее. Отсюда делается вывод, что время составляет как бы рамки для причинно-следственных связей.

В более общем виде решение проблемы обратимости связано с рассмотрением двух противоположных концепций - статической и динамической.

Таким образом, окружающий мир имеет не только сложную пространственную иерархию, в нем протекает большое количество процессов, оцениваемых разными интервалами времени - от времени существования резонансов до возраста Вселенной.

3. Движение как способ существования материи. Основные формы движения материи, их взаимосвязь и качественная специфика

При всей ограниченности взглядов на сущность материи философов материалистов древнего мира, они были правы в том, что признавали неразрывность материи и движения. У Фалеса изменения первичной субстанции воды вели к образованию различных вещей; у Гераклита диалектична идея о вечных изменениях огня; Демокрит и другие атомисты исходили из того, что атомы непрерывно движутся в пустоте.

Само понятие "движение", как и понятие "материя", есть абстракция. Нет движения как такового, а есть движение конкретных материальных предметов.

С точки зрения диалектического материализма причины движения материи существуют внутри нее, определяются ее внутренней противоречивостью, наличием таких противоположностей, как изменчивость и устойчивость, притяжение и отталкивание, противоречием между старым и новым, простым и сложным и т.д. Таким образом, движение есть результат внутренней активности материи, единство противоречий, есть ее самодвижение. Раздвоение единого на противоположности и борьба между ними раскрывают источник самодвижения материи.

Концепция самодвижения материи есть логический вывод из самой сущности диалектики, основными принципами которой являются принципы всеобщей связи и развития. Диалектико-материалистическая концепция движения преодолевает механистическое и метафизическое понимание движения как только простого перемещения предметов друг относительно друга, как движение по замкнутому кругу с возвратом в исходное положение, как только чисто количественные или только качественные изменения. С диалектико-материалистической точки зрения любой предмет, находящийся в состоянии покоя относительно одних тел, находится в движении по отношению к другим телам. Более того, внутри каждого предмета происходят непрерывные изменения и процессы, взаимодействия их внутренних частей (элементарных частиц, полей), переход частиц в поля и наоборот, что и является внутренней причиной их изменений, причиной того, что любая вещь в каждый момент времени является той же и в то же время уже другой. Из сказанного следует, что "движением называются всякие изменения и процессы во Вселенной, начиная от простого перемещения и кончая мышлением". И это бесконечный процесс, в этом суть, в этом основа и причина существования бесконечного многообразия вещей, объединяемых общим понятием "материя". Как видим, если предположить невозможным отсутствие движения, то материя представляла бы собой лишенную всякой определенности, мертвую, безжизненную, полностью лишенную активности массу. Именно благодаря движению материя дифференцируется, происходит непрерывное возникновение и уничтожение всего многообразия предметов и явлений. Движение способ существования материи, и, следовательно, быть, существовать значит быть вовлеченным в процесс изменения, в движение. А это значит, что движение абсолютно, как и материя. Но это не исключает признания относительности движения в различных конкретных случаях. Например, механическое движение одного предмета относительно другого или взаимопревращение конкретных элементарных частиц данного состояния по отношению к другому их состоянию. Так, аннигиляция электрона и позитрона ведет к появлению двух протонов. Здесь мы видим различие конечного результата по отношению к начальному состоянию элементарных частиц.

Признавая абсолютность движения, диалектический материализм не отрицает его противоположности покоя. Под покоем понимается неизменность вещей, их стабильность, временное единство противоположностей, равновесие, сохранение вещей и их состояний. Если движение является причиной возникновения конкретных, качественно различных вещей, то покой является причиной сохранения относительной устойчивости этих конкретных вещей, условием их существования. Если представить себе, что состояние покоя не существует, то всю материю придется представить как нечто хаотичное, лишенное всякой определенности, качественно неразличимое. Таким образом, благодаря движению образуются конкретные качественно различные предметы, а благодаря состоянию покоя они существуют какое-то время в определенном состоянии и в известном месте.

В отличие от механистического материализма, абсолютизирующего механистическую форму движения, распространяющего ее на любые материальные образования, диалектический материализм, исходя из достижений всей совокупности наук, рассматривает движение во всем многообразии его форм и во взаимопереходах последних. При этом важным является утверждение, что каждая форма движения имеет определенного материального носителя. Критерием выделения этих форм движения является связь каждой из них с определенными материальными носителями. Вместе с тем каждая основная форма характеризуется соответствующими законами, действующими на том или ином структурном уровне материи.

Все эти формы движения взаимосвязаны между собой и более простые входят в более сложные, образуя качественно иную форму движения. Каждая из этих форм включает в себя бесконечное множество видов движения. Даже простейшая механическая включает в себя такие виды движения, как равномерно прямолинейное, равномерно ускоренное (замедленное), криволинейное, хаотическое и др. Наиболее сложной формой движения является социальная, т.к. материальный носитель есть самый сложный вид материи социальный

Следует подчеркнуть, что различные формы движения способны переходить друг в друга в соответствии с законами сохранения материи и движения. Это есть проявление свойства неуничтожимости и несотворимости материи и движения. Мерой движения материи является энергия, мерой покоя, инертности масса.

В мире все находится в движении, от атомов до вселенной. Все пребывает в вечном стремлении к иному состоянию, и не по принуждению, а по собственной природе. Поскольку движение есть сущностный атрибут материи, то оно, также как и сама материя, несотворимо и неуничтожимо. Движение - это способ сущность материи. Движение заключено в самой природе материи. Одни формы движение превращается в другие и ни один вид не берется ниоткуда.

Любому бытию присуще специфическое движение. Невозможно понять какой-либо вид бытия, отвлекаясь от его движения.

Существенным моментом движения является покой

Движение материи происходит в качественно различных формах, закономерно взаимосвязанных между собой.

Классификация форм движения материи: механическая (пространственное перемещение тел), физическая (электромагнетизм; гравитация; оптические, звуковые, тепловые процессы, изменения агрегатных состояний веществ и др.), химическая (взаимодействия атомов и молекул, приводящие к появлению новых веществ), биологическая (жизнедеятельность и развитие живых организмов), социальная (общественные явления и процессы). В основу данной классификации положен принцип исторического развития материи, закономерного генезиса ее высших, сложных форм из предшествующих им более простых, низших форм.

1. Высшие формы материи возникают и существуют на основе низших. Так например, протекание химических реакций обусловлено многообразными физическими взаимодействиями и силами, требует механического контакта реагентов. Возникновение жизни исторически обусловлено развитием сложного комплекса физико-химических и механических процессов на нашей планете.Возникновение человека (общества) обусловлено развитием биологических форм во взаимодействии со всеми другими низшими формами.

2. Высшие формы движения включают в себя низшие, подчиняя их своим закономерностям. Общеизвестно, что физико-химические и механические процессы в живых организмах протекают не стихийно и хаотически как в неживой природе, а упорядоченно, под контролем биологических регуляторов. Человек, сохранив свои биологические функции, осуществляет их существенно иначе чем животные, руководствуясь нормами культуры, социальными традициями, используя социальные технологии.

3. Высшие формы материи не сводимы к низшим; они функционируют на основе закономерностей, качественно отличающихся от закономерностей низших форм. Следует отметить, что в силу материального единства мира между объектами низших и высших уровней могут наблюдаться глубокие структурные и функциональные аналогии, которые в определенных границах полезны в познании. Однако использование подобных аналогий имеет свой предел, связанный с тем, что высшие формы отличаются качественно новым содержанием и своими специфическими закономерностями, отсутствующими у низших форм. Так например, самые добротные знания физики, химии, биологии недостаточны для понимания причин кризиса в России. Понимание этих причин требует знаний в области философии, экономики, истории, психологии, социологии и других гуманитарных наук.

Размещено на Allbest.ru