Философский смысл теории относительности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова»

Факультет «Экономика, право и гуманитарные науки»

Кафедра «Философия»

РЕФЕРАТ

по курсу «История философии»

на тему:

Философский смысл теории относительности

Выполнил: студент гр. Б01-011-1

Ткачук О.В.

Ижевск, 2017

Содержание

Введение

Предпосылки создания теории относительности

О материи

Время и пространство

Космологические выводы Эйнштейна из общей теории относительности

Проблема причинности

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В 1905 году А. Эйнштейн опубликовал первую теорию - специальную теорию относительности. Частная, или специальная, теория относительности основывается на положении о том, что для всевозможных систем отсчета, скорость движения которых постоянна, законы природы остаются одними и теми же. Вторую - общую теорию относительности, более сложную в плане математического аппарата, ученый завершил к 1916 году. Общая теория относительности распространяет принцип инвариантности скорости света на любые системы отсчета, в том числе и те, которые движутся с ускорением. Создание учения о пространстве и времени, как специальной теории относительности, так и общей теории относительности, стало важным этапом в развитии физики, а его построение неразрывно связано с философской наукой. Чтобы проиллюстрировать это, обратимся к истории.

В формирование учения о пространстве и времени внесли вклад многие ученые: математики Эвклид, Лобачевский, Риман, физики Ньютон, Эйнштейн, философы Аристотель, Лейбниц, Энгельс, а также многие другие.

Создателем теории относительности считается Альберт Эйнштейн, однако он во многом опирался на математический аппарат, который сформировали Хендрик Лоренц и Анри Пуанкаре. И хотя они внесли огромный вклад в развитие теории, их труда не было достаточно для ее завершения. Эйнштейн же дополнил их работы философским и физическим аспектом, и, таким образом, учение о пространстве и времени имеет тройственную природу, так как является результатом усилий трёх наук: математики, физики и философии.

При построении теории относительности ученый шел вслепую. Несмотря на все это реальность жестко диктовала ему верное диалектико-материалистическое понимание действительности, а накопление объективных фактов не давало сбиться с курса.

Предпосылки создания теории относительности

Альберт Эйнштейн изучал теорию электромагнитных явлений и работы Максвелла, и это стало предпосылкой создания теории относительности. К понятию электромагнитного поля он подошел материалистически, и, исследуя его и пытаясь обосновать, использовал именно материалистические методы. Эйнштейн писал: «В физике произошло нечто весьма важное. Была создана новая реальность, новое понятие, для которого не было места в механистическом описании. Постепенно и не без борьбы понятие поля завоевало прочное положение в физике и сохранилось в качестве одного из основных физических понятий». [Эйнштейн А. Собрание научных трудов, т. IV] Он утверждал, что поле существует вне зависимости от того, ощущает его человек или нет.

Эйнштейн не придерживался махистской философии, а шел ей вопреки. Борн писал, что теория относительности «является чистым продуктом борьбы за освобождение от субъекта, за избавление от ощущений и восприятий». [Борн М. Физика в жизни моего поколения. М., Издательство иностранной литературы, 1963]. Научные принципы для Эйнштейна имеют за собой реальные объекты и явления, то есть реально существующие, материальные. Ученый нашел принципы, объединяющие две известные «реальности» - материю и поле - это принцип относительности Галилея и принцип инвариантности скорости света. Когда Эйнштейн понял, что они совместимы только при отказе от представлений Ньютона о времени и пространстве, он философски переосмыслил данные понятия и согласился с Махом, но только в одном: время и пространство не абсолютные, как считали большинство ученых того времени, а относительные величины.

«…Понятия пространства можно кратко изобразить следующей схемой, - писал Эйнштейн, - телесный объект - отношения положения телесных объектов - пространственный промежуток - пространство. Таким образом, пространство выступает как нечто столь же реальное, как и телесные объекты», то есть с точки зрения диалектико-материализма пространство и время есть отражения объективной реальности. [Эйнштейн А. Собрание научных трудов, т. I]

Материя и диалектический материализм

В соответствии с классической физикой вещество представлялось как дискретное материальное образование, а поле - как непрерывная среда, и их свойства считались несовместимыми. М. Планк первым пришел к выводу, что процессы испускания и поглощения поля каким-либо веществом происходят дискретно, то есть квантами с энергией E=h?. В результате изменилось представления о поле и веществе, были разрушены препятствия на пути к признанию поля формой материи. Но Эйнштейн пошел дальше, высказав гипотезу о том, что электромагнитное излучение не только испускается и поглощается порциями, но распространяется дискретно. Он сказал, что свободное излучение есть поток квантов, и поставил в соответствие кванту света (по аналогии с веществом) импульс р=E/c=h?/c. Здесь ученый показал, что свойства вещества и поля совместимы, левая часть приведенной выше формулы отражает корпускулярные свойства, а правая - волновые.

Позднее была разработана теория квантового поля. Элементарная частица в данной теории считается возбужденным состоянием квантового поля. Эксперимент показал, что если энергия кванта электромагнитного поля превысит собственную энергию электрона и позитрона и такой квант столкнется с ядром, то в результате взаимодействия электромагнитного кванта и ядра возникнет пара электрон - позитрон. При обратном процессе - столкновении электрона и позитрона - происходит аннигиляция, то есть вместо двух частиц появляются два фотона (гамма-кванта). Такие взаимопревращения поля в вещество и наоборот указывают на существование тесной связи между вещественной и полевой формами материи. Это и было взято Эйнштейном в основу при создании теории относительности.

Данный процесс аннигиляции истолковываются идеалистами как исчезновение материи, то есть превращение ее в энергию. На самом деле диалектический материализм считает материей вещество (частицы), различного рода поля и всякую другую объективную реальность, отличную от вещественной и полевой материи, в случае, если таковая реальность будет открыта.

Движущееся тело и электромагнитное поле (вещественные и полевые материальные образования) были центральным вопросом в процессе построения теории относительности. Эйнштейну было необходимо изучить пространственно-временные свойства материального объекта, которые возникают в результате его соотношения с материей поля в зависимости от скорости передвижения. Кроме знаний физики и математики, ученому понадобились философское знание, адекватно отражающее физическую действительность. Также нужно было рассмотреть ряд гносеологических проблем с точки зрения диалектико-материализма.

Диалектический материализм вносит вклад в разрешение парадокса близнецов и заключается в том, что один из близнецов, который остался на Земле, будет старше, чем тот, кто путешествовал в космосе с околосветной скоростью. Диалектический материализм разделяет все известные виды движения на пять форм: химическую, физическую, механическую, биологическую и социальную. Каждая из них имеет своего вещественного носителя, так как движение без материи немыслимо. Вещественным носителем механического движения являются макротела, которые движутся по законам классической физики. Поля различной природы и элементарные частицы есть материальные носители физической формы движения. Химическая и биологическая формы имеют своими носителями соответственно химические элементы, животный и растительный мир. Связь данных понятий можно пояснить так: бытие биологических объектов определяется главным образом биологическими законами, а законы химии, физики являются им подчиненными, и не всегда изменение подчиненной формы влияет на главную.

Оперируя этими сведениями, можно с легкостью разрешить так называемый парадокс близнецов, который якобы следует из теории относительности. Данная теория является физической, она не относится к биологическим и химическим процессам, не описывает их. А значит то обстоятельство, что человек движется с околосветной скоростью, вовсе не обязательно будет ускорять или замедлять его биоритмы человека. С помощью физической науки нельзя объяснить биологические и химические процессы внутри человека, летящего в корабле со скоростью, близкой к скорости света.

Диалектико-материалисты вовсе не подразумевают, что материальность есть некая конкретная форма бытия, будь то некое вещество либо же некий отдельно взятый атрибут реальности как, например, пространство или время. Когда диалектические материалисты говорят о материальности, они имеют в виду именно некую систему взаимозависимых атрибутов, которые обуславливают, создают один другой, переходят один в другой и так далее (то есть являются взаимозависимыми).

Самая малая система таких взаимозависимых атрибутов есть тело, поскольку только тело отделяет одну систему атрибутов от другой, следовательно, материя, материальность есть не что иное, как телесность вообще. Любой атрибут, взятый обособленно, вне системы взаимосвязанных атрибутов, вне тела есть лишь абстракция и не более того. Поэтому возведение чего-либо объективно существующего вне телесности, вне взаимосвязи между телами есть заблуждение.

Только в мышлении атрибуты реальности могут существовать обособлено (сами по себе) или играть главенствующую роль относительно других связанных атрибутов, что ведет к идеализму.

«Успехи естественных наук, - пишет Грибанов, - приведших к открытию материи в состоянии поля, математических знаний, открывших неевклидовы геометрии, а также достижения философского материализма являлись фундаментом, на котором возникло диалектико-материалистическое учение об атрибутах материи. Это учение впитало в себя всю совокупность накопленных естественнонаучных и философских знаний, опираясь на новое представление о материи». [Грибанов Д.П. Философские основания теории относительности. М. 1982г., с.147]

После опубликования в 1905г. специальной теории относительности было сделано много открытий, которые оказались связаны с частными исследованиями материи, но все эти открытия основывались на том общем представлении о материи, которое было впервые представил в своих работах Эйнштейн в виде целостной и непротиворечивой картины.

эйнштейн квантовый материя пространство

Время и пространство

Пространство и время традиционно рассматривались в философии и науке как основные формы существования материи, отвечающие за расположение, структурность и протяженность элементов материи относительно друг друга, за закономерную координацию сменяющихся явлений. Диалектический материализм дает следующее общее определение пространства и времени: «С позиций научного материализма, который основывается на данных частных наук, пространство и время - не самостоятельные независимые от материи реальности, а внутренние формы ее бытия». [Орлов В.В. Основы философии, часть первая, с. 173.] Следовательно, они неразрывно связаны с материей, неотрывны от нее. Такое представление о пространстве и времени имеет место и в современной физике, однако в период господства классической механики пространство было оторвано от материи, не являясь ее свойством, что вытекало из учения Ньютона.

В диалектическом материализме категории пространства и времени признаются отражающими внешний мир, они отражают общие свойства и отношения материальных объектов и поэтому имеют общий характер - ни одно материальное образование немыслимо вне времени и пространства.

Согласно Эйнштейну, длина тела и длительность происходящих в нем процессов являются не абсолютными, а относительными величинами. При приближении к скорости света все процессы в системе замедляются, продольные (вдоль движения) размеры тела сокращаются и события, одновременные для одного наблюдателя, оказываются разноименными для другого, движущегося относительно него.

В эксперименте неподвижный наблюдатель воспринимает проносящееся мимо него шарообразное тело в виде сплюснутого эллипса. С точки зрения наблюдателя, движущегося вместе с телом, оно, как и прежде, сохраняет форму шара, однако все предметы, не движущиеся вместе с этим наблюдателем, точно таким же образом представляются ему укороченными в направлении движения. Такой результат оказывается не таким уж странным, если учесть, что это высказывание о размерах движущегося тела имеет сложный смысл, так как теперь размеры тела можно определить только с помощью измерения времени. Теперь пространство и время рассматриваются во взаимосвязи.

Космологические выводы Эйнштейна из общей теории относительности

Исходя из того, что геометрические свойства пространства обусловлены материей, и считая ее среднюю плотность во Вселенной не равной нулю, а ее распределение равномерным, Эйнштейн сделал вывод о том, что мир - это замкнутая материальная конечная система: «Вычисления показывают, что при равномерно распределенной материи мир с необходимостью должен быть сферическим (или эллиптическим). Так как в действительности в отдельных областях материя распределена неравномерно, то реальный мир в отдельных частях будет отклоняться от сферического, он будет квазисферическим. Однако он должен быть конечным». Фридман же первым установил расширение Вселенной, что после было экспериментально подтверждено (эффект Доплера). Еще позже было открыто реликтовое излучение, говорившее о том, что Вселенная когда-то находилась в сжатом состоянии, а потом по неизвестным пока причинам взорвалась.

Данные открытия породили множество гипотез о судьбе Вселенной, точнее, о видимой ее части - метагалактике. Наиболее поддерживаемые - гипотеза вечного расширения и гипотеза пульсирующей Вселенной, заключающаяся в том, что под влиянием гравитационных сил галактики замедлят движение, остановятся, и начнется обратное движение - процесс сжатия. Он снова приведет к локализованному, сверхплотному состоянию, а после - к взрыву и повторению цикла вновь. Определяющим в споре гипотез будет установление средней плотности материи во Вселенной. Если она равна или больше критической величины, то есть 10^-20 г/см³ , то метагалактика является пульсирующей, если меньше, то вечно расширяющейся.

«Начало» Вселенной, ее «нулевой» радиус - понятия относительные, условные, как считают многие философы и естествоиспытатели. «До сингулярного состояния, - пишет Грибанов, - когда материальный мир был локализованным в небольшом объеме, он в своем развитии прошел бесконечное множество стадий, и это движение будет продолжаться вечно». [Грибанов Д.П. Философские проблемы теории относительности (Ответы на письма читателей) Изд. «Знание» Москва 1983] Многие философы-материалисты и физики утверждают, что сингулярность дала начало новой истории космоса и, в свою очередь, явилась лишь завершением предыдущей стадии развития вечной Вселенной.

Проблема причинности

Проблема причинности имеет огромное мировоззренческое и методологическое значение для всех ученых мира. Они будут по-разному подходить к изучению одного и того же явления в зависимости от того, обусловлено оно чем-то или происходит само по себе, не имея причины возникновения. Концепция причинности является одним из самых важных вопросов философии.

Эйнштейн писал: «Цель теоретической физики состоит в том, чтобы создать систему понятий, основанную на возможно меньшем числе логически независимых гипотез, которая позволила бы установить причинную взаимосвязь всего комплекса физических процессов». [Эйнштейн А. Собрание научных трудов, т. IV с.55 ]

Эйнштейн вел непримиримую борьбу за утверждение концепции детерминизма. Он считал, что учение о причинности не является раз навсегда данным, а постоянно трансформируется по мере изменения содержания науки.

Демокрит и Эпикур полагали, что все физические явления без исключения взаимосвязаны. Ньютон, объединив законы движения и закон тяготения, смог указать положение тела, на которое действуют только силы тяготения, в любой момент времени и в последовательные моменты времени. Иными словами, он описал движение всех видимых небесных тел, доказав, что все материальные явления закономерны, а теория относительности, как общий случай классической механики, только подтвердила это.

В классической механике причинность выражается через динамические законы, но они не могут передать всю полноту взаимосвязей тел, потому что причинность здесь однобока, следовательно, ограничена. Попытавшись измерить скорость движения электрона, ученые столкнулись с тем, что в физике называют соотношением неопределенностей между сопряженными величинами, в данном случае - между координатой и импульсом. Дело в том, что свойства тел микромира отличаются от тех свойств, которые описал Ньютон, и законы тут действуют несколько иные - необходимо учитывать корпускулярно-волновой дуализм световых частиц, которые используются учеными как инструмент изучения всего микромира. Дуализм фотонов не дает возможности одновременно измерить и импульс, и координату. Динамические законы оказались неприменимы, и тогда ученые поняли, что тела микромира подчиняются статистическим законам, методы которых учитывали случайные явления и позволяли рассчитать вероятность нахождения частицы в определенной точке пространства. Появилось мнение, что статистические законы противоречат концепции причинности, будто электрон «волен» выбирать точку своего размещения в определенный момент времени, но в действительности ученые открыли не что иное, как новую форму причинной связи. Она учитывает случайные явления, главные и неглавные причины и, согласно диалектическому материализму, никогда не будет абсолютизирована вследствие расширения и углубления наших знаний о мире.

Эйнштейн разделял точку зрения Спинозы о том, что общественные явления также взаимосвязаны, а свобода в наших поступках всего лишь иллюзия, и осуждал идеалистов за их идею о воле человека, не подвластной никому, кроме самого человека. Создатель теории относительности писал: «Нам нелегко считать проявления нашей воли зависящими от строго последовательно цепи событий и отказаться от убеждения, что наши поступки ничем не связаны. Для гордого человека изречение «мы и в самом деле можем поступать, как хотим, но нас заставляют хотеть то, что мы должны делать» является горькой пилюлей. И все же кто стал бы отрицать, что за последние столетия люди не только проглотили эту пилюлю, но и полностью ее усвоили». [Эйнштейн А. Собрание научных трудов, т. IV с. 103] Далее Эйнштейн делает немаловажное замечание, говоря о том, что судьба, или предопределение, и принцип причинности - это не одно и то же.

Так как механика Ньютона является частным случаем теории относительности, то логично предположить, что она не внесла никаких значительных изменений в принцип причинности механики Ньютона. Н. Бор писал: «Теория относительности, придавшая классической физике необыкновенную широту и единство, позволила кратко сформулировать принцип причинности наиболее общим образом после того, как она четко установила условия единозначного применения самых простых физических понятий». [Бор Н. Избранные труды, Т.Н.М., Наука, 1971, с 392]

Заключение

Таким образом, теория относительности объяснила законы природы, общие для всех тел во Вселенной во всех системах отсчета, определила, что является материальным, ответила на вопрос о том, каков мир и как он развивается, утвердила следственно-причинную связь между событиями.

Теория относительности, как и любая физическая теория, правильно отражает объективные закономерности природы и глубоко материалистической. Теория относительности исходит из того, что физика изучает конкретные свойства материи, которая объективно существует вне нашего сознания и независимо от нас. Основные положения теории относительности ярко отражают диалектический характер закономерностей реального мира, диалектику природы.

В своей статье «Относительность: сущность теории относительности» (1948г.), говоря о той роли, которую сыграла СТО, Альберт Эйнштейн писал: «Основные результаты специальной теории относительности. Специальная теория относительности привела к ясным физическим представлениям о пространстве и времени и в связи с этим к выяснению того, как ведут себя движущиеся масштабы и часы. … Она в общем виде указала роль, которую играет мировая постоянная С (скорость света) в законах природы, и продемонстрировала существование тесной связи между тем, как в эти законы входят пространственные координаты, с одной стороны, и время - с другой » ([Эйнштейн А. Собрание научных трудов в 4-х т.: М.; Наука, 1965-1967, т.2, с.660]).

Работы Эйнштейна наряду с громадным значением в физике имеют, также, большое философское значение. Теория относительности связана с такими понятиями как материя, пространство, время и движение, а они являются одними из фундаментальных философских понятий. Диалектический материализм нашел аргументацию своим представлениям о пространстве и времени в теории Эйнштейна.

Список использованной литературы

Текстовые источники:

1. Эйнштейн А. Собрание научных трудов в 4-х т.: М.; Наука, 1965-1967, т.2

2. Борн М. Физика в жизни моего поколения. М., Издательство иностранной литературы, 1963

3. Грибанов Д.П. Философские основания теории относительности. М. 1982г.

4. Орлов В.В. Основы философии, часть первая

5. Грибанов Д.П. Философские проблемы теории относительности (Ответы на письма читателей) Изд. «Знание» Москва 1983

6. Бор Н. Избранные труды, Т.Н.М., Наука, 1971

Электронные ресурсы:

7. Гусейханов М. К., Раджабов О. Р. Концепции современного естествознания: Учебник. -- 6-е изд., перераб. и доп. -- М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2007. http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Science/guseihan/04.php

Лист оценивания реферата

Размещено на Allbest.ru