15 Вопрос Пространство и время

Уже древние мудрецы объединили вопросы о бытии, движении, пространстве и времени. Апории Зенона касаются не только проблемы движения, но и выражают определенные представления о пространстве и времени.           Философские категории пространства и времени являются абстракциями высокого уровня и характеризуют особенности структурной организации материи. Пространство и время - формы бытия, по словам Л. Фейербаха, коренные условия бытия, не существующие независимо от него. Верно и другое, материя невозможна вне пространства и времени .           В истории философии можно выделить два способа интерпретации проблемы пространства и времени. Первый - субъективистский, рассматривает пространство и время как внутренние способности человека. Сторонники второго - объективистского подхода считают пространство и время объективными формами бытия, независящими от сознания человека.           Наиболее ранней версией субъективистской концепции времени были идеи философа V века Августина Аврелия. Блаженный Августин считал, что время - это человеческий способ обозначения изменения, и поэтому в объективном смысле не существует.           Самая известная субъективистская концепция пространства и времени принадлежит И. Канту. Пространство и время, по мысли И. Канта, это априорные формы чувственности, с помощью которых познающий субъект упорядочивает хаос чувственных впечатлений. Познающий субъект не может воспринимать мир вне пространства и вне времени. Пространство - это априорная форма внешнего чувства, позволяющая систематизировать внешние ощущения. Время - это априорная форма внутреннего чувства, систематизирующая внутренние ощущения. Пространство и время - это формы чувственной познавательной способности субъекта и независимо от субъекта не существуют.           Еще один пример субъективистского подхода - концепция длительности А. Бергсона. А. Бергсон принципиально различал время и длительность. Длительность, по его мнению, составляет подлинную сущность жизни. Переживая длительность, человек приобщается к жизни, участвует в ней, постигает ее. Время - лишь опространствленная длительность, умерщвленная длительность, которая к сущности жизни не имеет никакого отношения и есть всего лишь удобный способ рассудочного измерения ограниченного числа процессов физического мира [Бергсон А., М., 1992].           В рамках объективистской парадигмы исторически первой стала субстанциональная концепция пространства и времени. Уже в атомизме Демокрита есть представления о пустоте, в которой движутся атомы. Пустота объективна, однородна и бесконечна. По сути дела, словом "пустота" Демокрит обозначает пространство. Пространство в атомизме это вместилище атомов, время - вместилище событий.           В окончательном виде субстанциональная концепция сформировалась в Новое время. Ее основой стали онтологические представления философов XVII века и механика И. Ньютона. Пространство в механике И. Ньютона - это пустое вместилище для вещества - материи. Оно однородно, неподвижно и трехмерно. Время - совокупность равномерных моментов, следующих одно за другим в направлении от прошлого к будущему. В субстанциональной концепции пространство и время рассматриваются как объективные самостоятельные сущности, независящие друг от друга, а также от характера протекающих в них материальных процессов.           Субстанциональная концепция пространства и времени адекватно вписывалась в механистическую картину мира, предлагаемую классической рационалистической философией, и соответствовала уровню развития науки XVII века. Но уже в эпоху Нового времени появляются первые идеи, которые совершенно иначе характеризуют пространство и время. Так, Г. Лейбниц считал, что пространство и время - это особые отношения между объектами и процессами и независимо от них не существуют [Лейбниц Г., М., 1998]. Пространство - порядок взаиморасположения тел, а время - порядок сменяющих друг друга событий. Несколько позже Г. Гегель указывал на то, что движущаяся материя, пространство и время связаны друг с другом, а с изменением скорости протекания процессов меняются и пространственно-временные характеристики. Г. Гегель в частности утверждал, что мы не можем обнаружить никакого пространства, которое было бы самостоятельным пространством, любое пространство - это всегда наполненное пространство [Гегель Г., Санкт-Петербург, 1996].           Первые идеи о пространстве, которые можно характеризовать как реляционные, связаны с именем Аристотеля. Аристотель критиковал Демокрита и отрицал существование пустоты. Пространство, по его мнению, есть система естественных мест, занимаемых материальными объектами.           В законченном виде реляционная концепция пространства и времени сложилась после создания общей и специальной теорий относительности А. Эйнштейна и неевклидовой геометрии Н. Лобачевского.           Специальная теория относительности распространяет принципы относительности на законы электродинамики. В результате свойства пространства и времени, которые прежде считались абсолютными, оказываются относительными: длина, временной интервал между явлениями, понятие одновременности ставятся в зависимость от характера материальных процессов. Как говорил А. Эйнштейн, вместе с вещами исчезает пространство и время.           Общая теория относительности в свою очередь, распространила результаты специальной теории на неинерциальные системы отсчета, что привело к установлению зависимости между метрическими свойствами пространства и времени и гравитационными взаимодействиями. Одним из выводов общей теории относительности стало утверждение, что вблизи тяжелых объектов свойства пространства и времени отклоняются от предполагаемых геометрией Евклида. Например, было установлено, что процессы на Солнце протекают медленнее, чем на Земле из-за более высокого гравитационного потенциала на его поверхности. Наблюдалось также отклонение луча света вблизи поверхности Солнца, что свидетельствовало об изменении свойств пространства. Иначе говоря, в зависимости от гравитационных масс время может замедляться или, напротив, ускоряться, а пространство искривляться. Кривизна пространства измеряется отклонением от классических правил геометрии Евклида. Так, например, в евклидовой геометрии предполагается, что сумма углов треугольника составляет 180 градусов. Сумма же углов треугольника, изображенного на поверхности сферы, больше 180 градусов, а на седловидной поверхности - меньше 180. Поверхность сферы в неевклидовой геометрии называется поверхностью положительной кривизны, а поверхность седла - отрицательной           Выводы общей и специальной теории относительности и неевклидовой геометрии полностью дискредитировали понятия абсолютного пространства и абсолютного времени. Оказалось, что признанные классическими субстанциональные представления о пространстве и времени не окончательны и не универсальны. В рамках реляционной парадигмы пространство и время рассматриваются как системы отношений между взаимодействующими объектами. Пространство и время связаны друг с другом, составляют единый пространственно - временной континуум. Кроме того, их свойства напрямую зависят от характера протекающих в них материальных процессов.           Физическим пространству и времени приписываются определенные характеристики. Общими и для пространства, и для времени являются свойства объективности и всеобщности. Пространство и время объективны, так как существуют независимо от сознания. Всеобщность означает, что эти формы присущи всем без исключения формам материи на любом уровне ее существования. Помимо этого, у пространства и времени есть ряд специфических характеристик.           Пространству приписываются свойства протяженности, изотропности, однородности, трехмерности. Протяженность предполагает наличие у каждого материального объекта определенного местоположения, изотропность означает равномерность всех возможных направлений, однородность пространства характеризует отсутствие в нем каких-либо выделенных точек, а трехмерность описывает тот факт, что положение любого объекта в пространстве может быть определено с помощью трех независимых величин.           Что касается многомерного пространства, то пока понятие многомерности существует только как математическое, а не физическое. Основания трехмерности пространства ищутся в структуре некоторых фундаментальных процессов, например, в строении электромагнитной волны и фундаментальных частиц. Однако не отрицается, что если из абстрактной гипотезы многомерного пространства удастся получить конкретные выводы, проверяемые в нашем воспринимаемом четырехмерном пространственно-временном континууме, то эти данные могут быть косвенным свидетельством существования многомерного пространства.           Физическому времени приписываются свойства длительности, одномерности, необратимости и однородности. Длительность интерпретируется как продолжительность существования любого материального объекта или процесса. Одномерность означает, что положение объекта во времени описывается единственной величиной. Однородность времени, как и в случае с пространством, означает отсутствие каких-либо выделенных фрагментов. Необратимость времени, т.е. его однонаправленность от прошлого к будущему, скорее всего, связана с необратимостью некоторых фундаментальных процессов и характером законов в квантовой механике. Кроме того, существует причинная концепция обоснования необратимости времени, согласно которой если бы время было обратимо, то причинная связь оказалась бы невозможной

ПОКОРОЧЕ (15 вопрос)

ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ КАК ФОРМЫ СУЩЕСТВОВАНИЯ МАТЕРИИ   

Пространство – обычно протяженность, время – длительность. Пространство и время обладают своими свойствами. Пространство обладает трехмерностью, оно симметрично, т е нет не обратимых процессов, пространство однородно (каждая точка пространства может быть взята за начало координат), пространство изотропно, т е нет привилегированных направлений (в верх, в низ, в лево, в право). Время – длительность, оно асимметрично, т е не обратимо. Время может пониматься по разному: циклическое время (календари); время может толковаться как некоторая симметрия, т к ряд процессов не является не обратимыми (соединение Н и О₂ дает Н₂О и обратно, возможно распадение); время может пониматься как стрела, т е время не обратимо, нельзя вернуться в прошлое. Время отличается от вечности, вечность не меняется и не имеет времени, вечность это всегда настоящее. Пространство и время долго в истории рассматривались раздельно. Демокрит полагал что есть пустота – время и вместилище – пространство. Эти взгляды поддерживал Ньютон. Лейбниц по другому подошел к пониманию времени и пространства, как к свойствам движения.

Есть две теории относительности:

1.   Специальная. В ней были объединены понятия движение, пространство и время. Они как свойства материальных объектов меняются от скорости их движения, как и масса, которая возникает со скоростью движения. Появляются понятия масса покоя и масса движения. Пространство и время меняются в зависимости от скорости движения; ритм времени сокращается и линейные размеры тела сокращаются. Следовательно, не существует единой системы координат и было введено понятие – пространственно-временной интервал – это величина которая не меняется при переходе от одной системы отсчета к другой. Этот интервал позволяет изменяться пространству и времени в разных направлениях, что позволяет ему оставаться постоянным.

2.   Общая теория относительности связала в едино понятия тяготеющей массы, пространства и времени. Ритм времени замедляется. Пространство искривляется под действием поля тяготения. Наблюдения во время солнечных затмений показали, что пространство искривляется. Из этого были сделаны следствия на основе геометрии Лобачевского (отрицательная кривизна) и Римана (положительная кривизна), что при положительном искривлении пространства вселенная замкнута, а при отрицательном вселенная бесконечна.

Решая уравнение Энштейна, Фридман сделал вывод, что наша вселенная может быть стационарной, она или сужается или расширяется. При спектральном анализе света было установлено, что полосы света смещаются в сторону красного – значит объекты удаляются, если же к фиолетовому, то объекты приближаются. Наша же вселенная расширяется. Таким образом 15-20 млрд лет назад наша вселенная была сконцентрирована в замкнутой форме пространства. У вселенной есть горизонт, и за пределы какой-то сферы у человека нет возможности выйти. Открыл расширяющуюся систему Хаббл. Становление вселенной связывают с черными дырами сверхплотного состояния, которые отличаются тем, что в поле их тяготения все исчезает, даже луч света. Черные дыры это элементарные частицы сжатые пространством и временем. В результате взрыва из черной дыры выделяются элементарные частицы, что приводит к становлению химических соединений и становлению вселенной.