Меню Рубрики

Что такое пространство и время с точки зрения науки

пространство время философ ученый

Часто мы встречаем термин пространство с термином время. Что же такое время? Любой из нас даст определение этому понятию , время — это длительность, интервал между какими-то событиями, которые происходят в нашей жизни, даже сможем сказать, что время измеряется в определенной системе единиц. Но, как и всё кажущееся простым и понятным на первый взгляд имеет свои, «подводные камни». Попробуем разобраться с этим термином по аналогии с термином пространства. То есть рассмотрим его с точки зрения науки, и точки зрения философии.

Наука выделяет несколько подходов к определению понятия время:

«Время — мера существования материальных живых существ, неживой материи и взаимоотношений между ними

«Время — одно из основных понятий физики и философии, одна из координат пространства-времени, вдоль которой протянуты мировые линии физических тел, а также сознание».

«В классической физике: время — непрерывная величина, априорная характеристика мира, ничем не определяемая. В качестве основы измерения просто берётся некая последовательность событий, про которую считается несомненно верным, что она происходит через равные промежутки времени, то есть периодична. Именно на этом принципе и основаны часы.

Время в классической физике существует само по себе, отдельно от пространства и любых материальных объектов в мире. Время, как поток длительности, одинаково определяет ход всех процессов в мире. Все процессы в мире, независимо от их сложности, не оказывают никакого влияния на ход времени. Поэтому время в классической физике называется абсолютным. И. Ньютон: «Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно, и иначе называется длительностью…Все движения могут ускоряться или замедляться, течение же абсолютного времени изменяться не может.»[5] Абсолютность времени математически выражается в инвариантноcти уравнений ньютоновской механики относительно преобразований Галилея. Все моменты времени в прошлом, настоящем и будущем между собой равноправны, время однородно. Течение времени всюду и везде в мире одинаково и не может изменяться. Каждому действительному числу может быть поставлен в соответствие момент времени, и, наоборот, каждому моменту времени может быть поставлено в соответствие действительное число. Таким образом, время образует континуум. Аналогично арифметизации (сопоставлению каждой точке числу) точек евклидового пространства, можно провести арифметизацию всех точек времени от настоящего неограниченно назад в прошлое и неограниченно вперед в будущее. Для измерения времени необходимо только одно число, то есть время одномерно. Промежуткам времени можно поставить в соответствие параллельные векторы, которые можно складывать и вычитать как отрезки прямой. Важнейшим следствием однородности времени является закон сохранения энергии. Уравнения механики Ньютона и электродинамики Максвелла не изменяют своего вида при смене знака времени на противоположный. Они симметричны относительно обращения времени (T-симметрия). Время в классической механике и электродинамике обратимо.

В квантовой механике: несмотря на квантование почти всех величин, время осталось внешним, неквантованным параметром.

«В специальной теории относительности ситуация кардинально меняется. Время рассматривается как часть единого пространства-времени, и, значит, может меняться при его преобразованиях. Можно сказать, что время становится четвёртой координатой. «Скорость течения времени» становится понятием «субъективным», зависящим от системы отсчёта. Ситуация усложняется в общей теории относительности, где «скорость течения времени» зависит также и от близости к гравитирующим телам».

Давайте посмотрим, в чём измеряется время, какие же есть единицы измерения времени.

Единицы измерения времени

  • · Тысячелетие (Миллениум) — 1000 лет
  • · Век, столетие — 100 лет
  • · Индикт — 15 лет
  • · Десятилетие — 10 лет
  • · Год — 365/366 суток
  • · Квартал — 3 месяца — 1/4 года
  • · Месяц — 3 декады — 30 суток
  • · Декада — 10 суток
  • · Неделя — 7 суток
  • o Шестидневка — 6 суток
  • o Пятидневка — 5 суток
  • · Сутки 1/7 недели
  • · Час 1/24 суток
  • · Минута 1/60 часа
  • · Секунда 1/60 минуты
  • · Терция — 1/60 секунды
  • · Сантисекунда 10?2 секунды
  • · Миллисекунда 10?3 секунды (движение пули на коротком отрезке)
  • · Микросекунда 10?6 секунды (поведение перешейка при отрыве капли)
  • · Наносекунда 10?9 секунды (диффузия вакансий на поверхности кристалла)
  • · Пикосекунда 10?12 секунды (колебания кристаллической решетки, образование и разрыв химических связей)
  • · Фемтосекунда 10?15 секунды (колебания атомов, ЭМ-поля в световой волне)
  • · Аттосекунда 10?18 секунды (период ЭМ-колебаний рентгеновского диапазона, динамика электронов внутренних оболочек многоэлектронных атомов)
  • · Зептосекунда 10?21 секунды (динамика ядерных реакций)
  • · Йоктосекунда 10?24 секунды (рождение/распад нестабильных элементарных частиц)

Итак , если как то кратко подытожить то что было предложено наукой, можно вывести такое простейшее определение времени с точки зрения науки — это некая система, в которой всё со всем связано временем. В основе этой системы лежит время.

На протяжении всей истории человечества люди пытаются понять, как устроен мир, в котором им довелось существовать.

На нынешнем историческом промежутке наиболее авторитетным и популярным способом наблюдения и объяснения феноменов окружающей действительности является научный метод познания.

Основные проблемы, волнующие людей как несколько тысяч лет тому назад, так и в настоящий момент, можно свести к нескольким простым и понятным вопросам: «Кто мы такие?», «Почему и как мы возникли?», «Зачем мы существуем?» и «Что такое пространство и время, в рамках которых происходит наше существование?». В данной статье мы рассмотрим вопрос о том, что такое время.

История понятия «время»

С самых давних пор люди заметили, что происходящие в мире события случаются в определенном порядке и подчиняются некоторой внутренней логике: то, что происходит раньше, имеет необратимое влияние на то, что происходит позднее — как вылупившийся цыпленок не может залезть обратно в яйцо, так и человек не может вернуться во вчерашний день или даже в только что прошедшую секунду.

Эти особенности окружающего мира многократно отражены в длинной череде народных пословиц и поговорок: «Былого не воротишь», «В одну реку не войти два раза» и т.д. Именно эту последовательность течения событий люди стали называть временем.

Понятие времени в физике

С тех пор как научное познание разделилось на самостоятельные, хотя и взаимосвязанные отрасли, понятие времени входит в ту область исследований, которой занимается наука под названием физика. Практически каждому читателю этой статьи физика известна как минимум в качестве школьного предмета, однако область физических исследований отнюдь не ограничивается рамками школьной программы. Помимо прочего в задачи физики входит поиск и формулировка внятного и достоверного ответа на один из так называемых «вечных вопросов»: «Что такое время?».

Следует сразу сообщить, что однозначного и бесспорного ответа на этот достаточно просто звучащий вопрос получить не удалось до сих пор, хотя лучшие умы человечества пытаются сделать это всеми доступными им способами. Тем не менее, мы можем несколько успокоить читателя, сообщив ему о том, что ученым удалось разработать несколько достаточно убедительных теорий, описывающих роль времени в тех процессах, которые происходят вокруг и внутри нас.

С точки зрения физики время является одним из измерений. Измерениями называют некоторые физические величины, такие как длина, ширина, высота и, как мы уже упомянули, время. Другие физические величины, такие как скорость, температура, влажность и т.д., являются как бы вторичными по отношению к перечисленным выше или производными от них. Длина, ширина и высота отличаются от остальных физических величин тем, что они описывают не свойства материальных объектов, а то пространство, в котором эти объекты располагаются и движутся.

Можно сказать, что сами по себе физические объекты не имеют длины, ширины и высоты — они просто совпадают с высотой, длиной и шириной пространства, которое занимают в данный момент времени. Поэтому длину, ширину, высоту и время называют измерениями и наделяют некоей первичностью по отношению к другим физическим величинам.

Понять это довольно просто, ведь если предмет не имеет положения в пространстве и времени, то он просто не существует в окружающей нас действительности, и как следствие не может иметь каких-либо физических характеристик.

В совокупности с пространственными измерениями время составляет так называемый пространственно-временной континуум, включающий в себя все наблюдаемые нами предметы и события. Сами мы тоже находимся в пространственно-временном континууме, более того, с научной точки зрения мы являемся всего лишь его частью и не можем существовать отдельно от него.

Само существование пространственно-временного континуума можно считать вполне очевидным, ведь даже если окружающее нам только снится, то действие наших снов происходит во времени и пространстве. А вот о сущности и форме этого континуума можно вести споры, которые не утихают с тех пор, как существует наука; можно даже сказать, что именно эти споры и привели к возникновению науки как таковой.

Четырехмерное пространство и этернализм

Существует гипотеза, согласно которой время можно рассматривать как четвертое пространственное измерение, ничем по сути не отличающееся от длины, ширины и высоты. С этой точки зрения события в действительности не происходят в определенном порядке, этот порядок возникает лишь в силу особенностей нашего восприятия. В философии данный подход называется этернализм.

С точки зрения этернализма материальные объекты, в том числе люди и животные, вовсе не движутся во времени, так как никакое движение во времени невозможно в принципе. Этернализм рассматривает прошлое и будущее как объективно существующие состояния реальности, такие же как настоящий момент.

Данный подход не объясняет, почему же мы воспринимаем события именно в той последовательности, в которой мы их воспринимаем, но справедливости ради стоит отметить, что традиционный подход к пространству-времени тоже не дает убедительного и исчерпывающего ответа на данный вопрос, именно поэтому вопрос о сущности времени принято относить к разряду «вечных».

Понятия Пространства и Времени

Лекция №6.

Тема: Пространство и время.

План:

1. Понятия Пространства и времени.

2. Развитие взглядов на пространство и время в истории науки.

3. Пространство и время в свете теории относительности

4. Пространство и время мега — и микромира.

5. Биологическое пространство и время.

6. Психологическое пространство и время.

7. Социальное пространство и время.

Литература:

1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Учебное пособие, практикум, хрестоматия. -М.: Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС, 1998. -512с.

2. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов /Под ред. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова/ — М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997. -271с.

3. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997. -520с.

4. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. – М.: Агар, 1996, с. 298-302.

5. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: Учебник под ред. акад. РАН М.Ф. Жукова. – Новосибирск: ООО» Издательство ЮКЭА», 1997. С. 590-628.

6. Концепции современного естествознания: Серия «Учебники и учебные пособия» (под.ред. С.И. Самыгина). – Ростов-на-Дону: «Феникс», 1999. -576с.

7. Грядовой Д.И. Концепции современного естествознания: Структурированный учебник (для вузов). –М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. -239с.

8. Потеев М.И. Концепции современного естествознания: учеб. для вузов. –СПб: Изд-во «Питер», 1999. – 352с.

Понятия Пространства и Времени.

Наиболее общие и абст­рактные понятия, идеи и концепции естествознания выражают, с одной стороны, глубокие, а с другой — общие свойства приро­ды. Такими понятиями и концепциями оперирует в первую оче­редь физика как фундаментальная основа естествознания. К наиболее общим, важным, фундаментальным концепциям физи­ческого описания природы относятся материя, движение, про­странство и время.

Читайте также:  Что такое шар с математической точки зрения

Эти понятия широко используются не только в естествозна­нии, но и во многих гуманитарных сферах, например, в искусст­ве, в экономике, не говоря уже о философии.

Пространство и время как всеобщие и необходимые формы бытия материи являются фундаментальными категориями в со­временной физике и других науках. Физические, химические и дру­гие величины непосредственно или опосредованно связаны с измере­нием длин и длительностей, т.е. пространственно-временных ха­рактеристик объектов. Поэтому расширение и углубление знаний о мире связано с соответствующими учениями о пространстве и времени.

Пространство и Времяэто универсальные, всеобщие формы бытия

материи, которые являются объективными

и реальными, т.е. существуют независимо от нас.

Нет событий, явлений, предметов, которые

существовали бы вне Пространства и Времени.

Пространство и время объективны и реальны,т. е. существуют независимо от сознания людей и познания ими этой объективной реальности. Человек все более и более углубляет свои знания о ней. Однако в исто­рии науки и философии существовал и другой взгляд на про­странство и время — как только субъективных всеобщих форм нашего созерцания.

Согласно этой точке зрения, пространство и время не при­сущи самим вещам, а зависят от познающего субъекта. В дан­ном случае преувеличивается относительность нашего знания на каждом историческом этапе его развития. Эта точка зрения отстаивается сторонниками философии Иммануила Канта.

Естественно-научное определение:

Пространство и Времяэто общие формы координации

материальных объектов и их состояний.

Пространствоэто совокупность отношений, выражающих

координацию сосуществующих объектов, их

расположение друг относительно друга

и относительную величину (расстояние и ориентация).

Пространство и Время обладают определенными свойствами:

Важным свойством пространства является его трехмерность.Положение любого предмета может быть точно определено только с помощью трех независимых величин — координат. В прямоугольной декартовой системе координат это — X, У, Z, называемые длиной, шириной и высотой. В сферической сис­теме координат — радиус-вектор z и углы α и β. В цилиндриче­ской системе — высота z, радиус-вектор и угол α.

В науке используется понятие многомерного пространства (n-мерного). Это понятие математической абстракции играет важную роль. К реальному пространству оно не имеет отноше­ния. Каждая координата, например, 6-мерного пространства может указывать на какое-то любое свойство рассматриваемой физической реальности: температуру, плотность, скорость, мас­су и т. д. В последнее время была выдвинута гипотеза о реаль­ных 11 измерениях в области микромира в первые моменты рождения нашей Вселенной: 10 — пространственных и одно — временное. Затем из них возникает 4-мерный континуум (лат. continuum — непрерывное, сплошное).

Пространство обладает свойством однородности изотропности:

· Однородность пространства за­ключается в равноправии всех его точек.

· Изотропность пространства — в равноправии всех его направлений.

Время —совокупность отношений, выражающих координацию

сменяющих друг друге состояний (явлений),

их последовательность и длительность.

Время также обладает свойствами однородности:

· Во времени все точки равно­правны, не существует преимущественной точки отсчета, лю­бую можно принимать за начальную.

В отличие от пространства, в каждую точку которого можно снова и снова возвращаться (и в этом отношении оно является как бы обратимым),

· Время необратимои одномерно.Оно те­чет из прошлого через настоящее к будущему. Нельзя возвра­титься назад в какую-либо точку времени, но нельзя и пере­скочить через какой-либо временной промежуток в будущее.

Отсюда следует, что время составляет как бы рамки для при­чинно-следственных связей. Некоторые утверждают, что необ­ратимость времени и его направленность определяются при­чинной связью, так как причина всегда предшествует следст­вию. Однако очевидно, что понятие предшествования уже предпо­лагает время.

Необратимость времени в макроскопических процессах на­ходит свое воплощение в законе возрастания энтропии. Вобра­тимых процессах энтропия (мера внутренней неупорядоченности системы) остается постоянной, в необратимых — возраста­ет. Реальные же процессы всегда необратимы. В замкнутой системе максимально возможная энтропия соответствует наступ­лению в нейтеплового равновесия: разности температур в отдель­ных частях системы исчезают и макроскопические процессы ста­новятся невозможными. Вся присущая системе энергия превраща­ется в энергию неупорядоченного, хаотического движения микро­частиц, и обратный переход тепла в работу невозможен.

Писатель-фантаст Р. Брэдбери в одной из своих повестей иллюстрирует свойство необратимости и однонаправленно­сти времени на примере эксперимента, который, якобы, проводят существа, обитающие в четвертом измерении, над землянами. Они ставят над небольшим городком колпак, представляющий собой слой воздуха, в котором время на одну секунду отстает от течения времени в городке. Маши­ны, идущие в город или из города, самолеты, взлетающие в воздух, обнаруживают вдруг невидимое препятствие и выну­ждены возвращаться обратно. И в самом деле, невозможно вернуться во времени на любую долю секунды, и этот колпак является самым прочным препятствием для тех, кто мог бы проникнуть в город или выйти из него.

Указанные свойства пространства и времени связаны с главными законами физики — законами сохранения. Если свойства системы не меняются от преобразования переменных, то ей соответствует определенный закон сохранения. Это — одно из существенных выражений симметрии в мире. Симмет­рии относительно сдвига времени (однородности времени) со­ответствует закон сохранения энергии; симметрии относитель­но пространственного сдвига (однородности пространства) — закон сохранения импульса; симметрии по отношению поворо­та координатных осей (изотропности пространства) — закон сохранения момента импульса, или углового момента.

Из этих свойств вытекает и независимость пространственно-временного интервала, его инвариантность и абсолютность по отношению ко всем системам отсчета.

Инвариантность — неизменность какой-либо величины при изменении физических условий или по отношению к некоторым преобразованиям (например, инвариантна величина скорости света)

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Свойства пространства и времени с точки зрения современной науки 2

Всероссийский Заочный Финансово – Экономический Институт

По дисциплине: Концепции Современного Естествознания

Тема: Свойства пространства и времени с точки зрения современной науки.

Исполнитель: Питейкина А.Э.

специальность: Бухгалтерский учет,

группа ФНО (вечер)

зачетная книжка № 10УБД43393

Преподаватель: Голубева Н. А.

1. Сущностные характеристики пространства и времени с позиции

современного научного познания………………………………………..5

2. Межнаучный характер пространственно-временных представлений

3. Значение понятий пространства и времени для современных

естественных и гуманитарных наук……………………………………..16

Список использованной литературы ……………………………………..19

Пространство и время относятся к фундаментальным понятиям, которыми философы занимались с древних времен. В двадцатом веке представление об этих понятиях были основательно уточнены. В понимании пространства и времени существовало первоначальное представление об абсолютном и пустом пространстве, заполненном неким мировым и неподвижным эфиром. Эти представления древних философов по мере накопления научных знаний о природе вещества, характера взаимодействия тел, строения и структуры материального мира постепенно преобразовывались.

Время — одно из самых знакомых человеку свойств нашего мира. И вместе с тем оно имеет репутацию самого загадочного: «Что же такое время?» И вместе с тем, едва ли многие люди считают загадочным пространство. Загадочность времени связана с его течением, с существованием потока времени, знакомого каждому человеку в личном опыте: под течением времени понимают его логическое свойство: настоящий момент, который мы называем “теперь, сейчас”, как бы постоянно движется в направлении будущего, увеличивая объем прошлого, оставляемого за собой.

Тайна времени увлекала человеческий разум не одно тысячелетие. Самые глубокие умы человечества стремились проникнуть в нее. До сих пор не преодолены многие тупики, в которые заводила эта проблема. А когда удавалось освободиться от одних, настигали другие. Искусство и литература, наука, философия и теология вовлечены в этот нескончаемый процесс. Последние столетия бурно развивающаяся наука пролила некоторый свет на природу времени, изучив специфические для соответствующей области науки проявления временного. В итоге, оптимистические ожидания переросли в осознание того, что ускользает опять целостное проникновение в сущность времени.

Физика Нового времени постаралась освободиться от этой загадочности, исключив течение из своей конструкции времени. Ни одна из физических теорий классического периода развития науки не обращается к потоку времени.

Пространство же никогда не вызывает такого личностного чувства, и обычно представляется более ясным, чем время. Но иногда, при особой ситуации в культуре, и пространство приобретает лика загадочности. Иногда человека тревожат вопросы о размерности пространства: нет ли в других размерностях чего-либо, с чем мы, не подозревая, соприкасаемся. Или его волнуют “размеры” мира: является Вселенная конечной или бесконечной, ограниченной или безграничной. Ведь представления человека о пространстве, в котором живет он и существует природа, и с которым, прежде всего, ассоциируется у человека представление о пространстве, есть пространство Вселенной, которое изучается в космологии. Вместе с проблемой начала мира и его судьбы.

Открытие электромагнитных явлений, микрочастиц и переход к пониманию двойной природы материи – корпускулярной и волновой, а в затем создание специальной и общей теории относительности позволяет сейчас говорить о том, что пространство и время связаны между собой, свойства пространства определяются распределением и движением в нем материи. В начале 20 века стало ясно, что время не едино для всей Вселенной.

1. Сущностные характеристики пространства и времени

с точки зрения современной науки

Исследования характеристик пространства и времени целесообразно начать с их определения.

Понятие пространства опирается на понятие протяженности. Протяженность объекта выражает его структурность, взаимоотношение его частей. Обнаруживается протяженность благодаря конечности скорости распространения взаимодействий – для «движения» с бесконечной скоростью любые расстояния одинаковы, а именно точечны. Протяженность, следовательно, обусловлена системной природой материи, выражая ее многокачественность и многокомпонентность.

Понятие времени базируется на понятии длительности. Длительность выражает несотворимость и неуничтожимость системно организованной материи, последовательное пребывание материальных объектов и явлений в определенных состояниях.

— пространство – это отношения взаимоположения объектов, сосуществующих в некоторый момент времени (при измерении пространственных размеров, обратим внимание, измеряемый объект совмещается с эталоном);

— время – это отношения последовательности объектов, сосуществующих в некоторой точке пространства (сравнение временных параметров разноместных событий, обратим внимание, требует синхронизации часов, что связано с комплексов не столь уж тривиальных допущений и процедур).

Следствия из определений пространства и времени:

1. пространство и время объективны;

2. пространство и время неразрывно связаны друг с другом и с движением материи.

Более того, пространство и время – это стороны движения. В самом деле: поскольку пространство – это отношения сосуществующих в некоторый момент времени объектов, постольку оно есть то, что остается от движения, когда мы отвлекаемся от времени; поскольку время – это отношения объектов, сосуществующих в некоторой точке пространства, постольку оно есть то, что остается от движения, когда мы отвлекаемся от пространства. Таким образом, пространство и время не существуют вне движения материи, как и оно – вне пространства и времени.

Данный подход к определению пространства и времени именуется реляционным. Сторонники этой концепции понимают пространство и время не как самостоятельные сущности, а как системы отношений, образуемых взаимодействующими материальными объектами. Вне этой системы взаимодействий пространство и время считаются несуществующими. В этой концепции пространство и время выступают как общие формы координации материальных объектов и их состояний. Соответственно допускается и зависимость свойств пространства и времени от характера взаимодействия материальных систем.

Но этот подход был не единственным. Согласно широко ранее распространенной субстанциальной концепции пространство и время трактуются как самостоятельные сущности, существующие наряду с материей и независимо от нее. Соответственно отношение между пространством, временем и материей представлялось как отношение между двумя видами самостоятельных субстанций. Это вело к выводу о независимости свойств пространства и времени от характера протекающих в них материальных процессов.

Читайте также:  Начинает падать зрение у ребенка что делать

В начале XX в. была создана теория относительности, которая заставила пересмотреть традиционные воззрения на пространство и время и отказаться от субстанциальной концепции. Теорию относительности можно рассматривать как концепцию, нацеленную на раскрытие диалектических связей в природе.

Теория относительности включает в себя две генетически связанные теории: специальную теорию относительности (СТО), основные идеи которой были сформулированы А.Эйнштейном в 1905 г., и общую теорию относительности (ОТО), работу над которой А. Эйнштейн закончил в 1916 г.

СТО возникла как результат попыток А. Эйнштейна распространить действие физического принципа относительности, известного еще со времен Галилея, на законы электродинамики, которые рассматривались как противоречащие последнему. А. Эйнштейн справился с этой задачей, но цена, которую он был вынужден заплатить за обобщение принципа физической относительности и распространение его на все законы физики, заключалась в пересмотре ньютоновских пространственно-временных представлений. СТО показала, что многие пространственно-временные свойства, считавшиеся до сих пор неизменными, абсолютными, фактически являются релятивными. Так, в СТО утратили свой абсолютный характер такие пространственно-временные характеристики, как длина, временной интервал, понятие одновременности. Все эти характеристики оказываются зависящими от взаимного движения материальных объектов.

Новые подтверждения правильности реляционной концепции пространства и времени дала ОТО. Если в СТО принцип относительности был связан только с инерциальными системами отсчета, то общая теория относительности явилась результатом распространения действия принципа относительности и на неинерциальные системы отсчета. Это в свою очередь привело к установлению тесной зависимости метрических свойств пространства-времени от гравитационных взаимодействий между материальными объектами. В СТО было установлено, что геометрические свойства пространства-времени зависят от распределения в них гравитационных масс. Вблизи тяжелых объектов геометрические свойства пространства начинают отклоняться от эвклидовых, а темп течения времени замедляется. ОТО нанесла удар по субстанциальной концепции пространства и времени.

Поскольку пространство и время неотделимы от материи, правильнее было бы говорить о пространственно-временных свойствах и отношениях материальных систем. Но при познании пространства и времени ученые часто абстрагируются от их материального содержания, рассматривая их как самостоятельные формы бытия. Обычно выделяют всеобщие и специфические свойства пространства и времени . К всеобщим относятся такие пространственно-временные характеристики, которые и неразрывно связаны и с другими ее атрибутами. Специфические, или локальные, свойства проявляются лишь на определенных структурных уровнях, присущи только некоторым классам материальных систем.

Прежде всего пространство и время объективны и реальны, т. е. существуют независимо от сознания людей и познания ими этой объективной реальности. Человек все более и более углубляет свои знания о ней. Однако в исто­рии науки и философии существовал и другой взгляд на про­странство и время — как только субъективных всеобщих форм нашего созерцания.

Согласно этой точке зрения, пространство и время не при­сущи самим вещам, а зависят от познающего субъекта. В дан­ном случае преувеличивается относительность нашего знания на каждом историческом этапе его развития. Эта точка зрения отстаивается сторонниками философии И. Канта.

Пространство и время являются также универсальными, все­общими формами бытия материи. Нет явлений, событий, пред­метов, которые существовали бы вне пространства или вне времени. У Гегеля высшей реальностью является абсолютная идея, или абсолютный дух, который существует вне пространства и вне времени. Только производная от абсолютной идеи природа развертывается в пространстве.

Важным свойством пространства является его трехмерность. Положение любого предмета может быть точно определено только с помощью трех независимых величин — координат. В прямоугольной декартовой системе координат это — X, У, Z., называемые длиной, шириной и высотой. В сферической сис­теме координат — радиус-вектор r и углы a и b (3. В цилиндриче­ской системе — высота г, радиус-вектор и угол а.

В науке используется понятие многомерного пространства (и-мерного). Это понятие математической абстракции играет важную роль. К реальному пространству оно не имеет отноше­ния. Каждая координата, например, 6-мерного пространства может указывать на какое-то любое свойство рассматриваемой физической реальности: температуру, плотность, скорость, мас­су и т. д. В последнее время была выдвинута гипотеза о реаль­ных 11 измерениях в области микромира в первые моменты рождения нашей Вселенной: 10 — пространственных и одно — временное. Затем из них возникает 4-мерный континуум

В отличие от пространства, в каждую точку которого можно снова и снова возвращаться (и в этом отношении оно является как бы обратимым), время — необратимо и одномерно. Оно те­чет из прошлого через настоящее к будущему. Нельзя возвра­титься назад в какую-либо точку времени, но нельзя и пере­скочить через какой-либо временной промежуток в будущее. Отсюда следует, что время составляет как бы рамки для при­чинно-следственных связей. Некоторые утверждают, что необ­ратимость времени и его направленность определяются при­чинной связью, так как причина всегда предшествует следст­вию. Однако очевидно, что понятие предшествования уже предпо­лагает время. Более прав поэтому Г. Рейхенбах, который пишет: «Не только временной порядок, но и объединенный пространст­венно-временной порядок раскрываются как упорядочивающая схема, управляющая причинными цепями, и, таким образом, как выражение каузальной структуры вселенной».

Необратимость времени в макроскопических процессах на­ходит свое воплощение в законе возрастания энтропии. В обра­тимых процессах энтропия (мера внутренней неупорядоченности системы) остается постоянной, в необратимых — возраста­ет. Реальные же процессы всегда необратимы. В замкнутой системе максимально возможная энтропия соответствует наступ­лению в ней теплового равновесия: разности температур в отдель­ных частях системы исчезают и макроскопические процессы ста­новятся невозможными. Вся присущая системе энергия превраща­ется в энергию неупорядоченного, хаотического движения микро­частиц, и обратный переход тепла в работу невозможен.

Писатель-фантаст Р. Брэдбери в одной из своих повестей иллюстрирует свойство необратимости и однонаправленно­сти времени на примере эксперимента, который, якобы, проводят существа, обитающие в четвертом измерении, над землянами. Они ставят над небольшим городком колпак, представляющий собой слой воздуха, в котором время на одну секунду отстает от течения времени в городке. Маши­ны, идущие в город или из города, самолеты, взлетающие в воздух, обнаруживают вдруг невидимое препятствие и выну­ждены возвращаться обратно. И в самом деле, невозможно вернуться во времени на любую долю секунды, и этот колпак является самым прочным препятствием для тех, кто мог бы проникнуть в город или выйти из него.

Пространство обладает свойством однородности и изотропно­сти, а время — однородности. Однородность пространства за­ключается в равноправии всех его точек, а изотропность — в равноправии всех направлений. Во времени все точки равно­правны, не существует преимущественной точки отсчета, лю­бую можно принимать за начальную.

Указанные свойства пространства и времени связаны с главными законами физики — законами сохранения. Если свойства системы не меняются от преобразования переменных, то ей соответствует определенный закон сохранения. Это — одно из существенных выражений симметрии в мире. Симмет­рии относительно сдвига времени (однородности времени) со­ответствует закон сохранения энергии; симметрии относитель­но пространственного сдвига (однородности пространства) — закон сохранения импульса; симметрии по отношению поворо­та координатных осей (изотропности пространства) — закон сохранения момента импульса, или углового момента. Из этих свойств вытекает и независимость пространственно-временного интервала, его инвариантность и абсолютность по отношению ко всем системам отсчета.

В современной науке используются также понятия биологиче­ского, психологического и социального пространства и времени.

Биологическое пространство и время характеризуют особен­ности пространственно-временных параметров органической материи: биологическое бытие человеческого индивида, смену видов растительных и животных организмов.

Психологическое пространство и время характеризуют основ­ные перцептивные структуры пространства и времени, связан­ные с восприятиями. Перцептивные поля — поля вкусовые, ви­зуальные и т. д. Выявлены неоднородность перцептивного про­странства, его асимметрия, а также эффект обратимости вре­мени в бессознательных и транспсихических процессах. Суще­ствует также синхронизм психических процессов, состоящий в одновременном параллельном проявлении идентичных психи­ческих переживаний у двоих или нескольких личностей.

Социальное пространство и время характеризуют особенности протяженности и пространственности социальных объектов. Неоднородность структурных связей в социальных системах определяется распределением социальных групп и величиной их социального потенциала, а также локальными метрическими свойствами объектов. Коммуникативные и интерактивные взаимодействия социальных структур фиксируют особенности параметров времени в ретрансляции социального опыта и од­новременность в протекании социальных событий.

2. Межнаучный характер пространственно-временных представлений в современной науке

Так что же это такое – пространство и время? Когда идет речь о самых общих, фундаментальных свойствах природы – описание должно быть очень общим, абстрактным. Можно думать, что в своем глубинном значении пространство – это то, что выражает устойчивость существования различных явлений и объектов в мире, а время – то, что характеризует их взаимодвижение, изменяемость. Кратко говоря – пространство и время – это структура сосуществования и изменения всего материального в мире. Это предельно общие понятия, более общих уже не придумать. Такие предельные понятия изучаются философией, которая как раз и является наукой о самых общих законах природы. Понятия пространства и времени являются необходимой составной частью картины мира в целом, поэтому входят в предмет философии. Для философского осмысления трудным и интересным оказывается вопрос о соотношении времени и вечности. Касаясь этого вопроса, Н.А.Бердяев отмечал следующее: «Время разбивается на прошлое, настоящее и будущее, и если мы подумаем об этих трех частях, то придем к странному выводу о том, что их нет. Настоящее есть лишь какое-то бесконечно мало продолжающееся мгновение, когда прошлого уже нет, а будущего еще нет, но которое само по себе представляет некую отвлеченную точку, не обладающую реальностью. Прошлое призрачно потому, что его уже нет. Будущее призрачно потому, что его еще нет. Нить во времени разорвана на три части, нет реального времени. Будущее пожирает прошлое для того, чтобы потом превратиться в такое же прошлое, которое в свою очередь будет пожираемо последующим будущим». С точки зрения Н.А.Бердяева, исторический процесс имеет двойственную природу: он что-то истребляет, но, с другой стороны, сохраняет. В мире действует истинное время, в котором нет разрыва между прошлым, настоящим и будущим, время ноуменальное, а не феноменальное. К слову сказать, в настоящее время в Москве, в МГУ уже много лет действует семинар по изучению феномена времени, и один из вопросов, который решается на семинаре, как раз этот: время – феномен (то есть природное явление), или ноумен (то есть то, что мы придумали на основе наших знаний и представлений).

Учение о пространстве и времени углубляется и развивается вместе с развитием естествознания, прежде всего физики.

Основные свойства пространства и времени (однородность времени и изотропность пространства) связаны с главными законами физики — законами сохранения. Если свойства системы не меняются от преобразования переменных, то ей соответствует определенный закон сохранения. Это – одно из существенных выражений симметрии в мире. Симметрии относительно сдвига времени (однородности времени) соответствует закон сохранения энергии; симметрии относительно пространственного сдвига (однородности пространства) – закон сохранения импульса; симметрии по отношению поворота координатных осей (изотропности пространства) – закон сохранения момента импульса, или углового момента. Из этих свойств вытекает и независимость пространственно-временного интервала, его инвариантность и абсолютность по отношению ко всем система отсчета.

Читайте также:  Работа организации с правовой точки зрения

Представления о пространстве и времени, формулирующиеся в теории относительности Эйнштейна, на сегодняшний день являются наиболее последовательными. Но они являются макроскопическими, так как опираются на опыт исследования макроскопических объектов, больших расстояний и больших промежутков времени.

В квантовой физике была поставлена важная проблема о необходимости пересмотра пространственно-временных представлений классической физики. В физике элементарных частиц представления о пространстве и времени столкнулись с большими трудностями. На субатомном уровне структурной организации материи определяющую роль играют сильные взаимодействия элементарных частиц. На повестку дня встает вопрос о зеркальной симметрии – симметрии левого и правого. Как ни странно, часть объектов и событий в микромире просто не имеют зеркального отражения. В микромире не у каждого «правого» есть «левое». Таких взаимно полярных, обязательных свойств не существует – так уж «устроено» расстояние на очень малых расстояниях. Спустя какое-то время после обнаружения этого факта физикам пришла в голову мысль: а что если в микромире нельзя противопоставлять не только правое левому, но и будущее прошлому? Результаты научных экспериментов произвели огромное впечатление на физиков и показали, что при определенных условиях в природе могут нарушаться, казалось бы, самые фундаментальные свойства пространства и времени. Эти свойства не абсолютны, а изменяются в зависимости от конкретных условий. В макромире они одни, а в микромире могут быть совсем другими.

Такое фундаментальное свойство времени как причинность также было поставлено под сомнение. Советскому академику Н.Н.Боголюбову после ряда экспериментов удалось доказать, что никаких отклонений причинности в микромире не было обнаружено. По крайней мере, до расстояний, которые в несколько сотен раз меньше размеров протона. Можно ожидать отклонений на меньших расстояниях – там, где теряется симметрия прошлого и будущего и где, возможно, существуют микрочастицы, движущиеся быстрее света.

К проблемам пространства и времени относится вопрос о числе измерений. Предполагается, что у нашего пространства может быть, например, дополнительная размерность. Сейчас известны четыре измерения – пространство плюс время. Но может быть и пятая, и шестая размерность, которые настолько малы, что мы их в обычной жизни не замечаем. Так, существует целый спектр физических теорий с размерностями больше четырех, которые предполагают существование «суперсимметрии», например, теория струн. Ученые пытаются получить доказательства существования дополнительных измерений в ходе эксперимента по запуску Большого адронного коллайдера – ускорителя протонов и тяжелых ионов. В случае удачи этого эксперимента предполагается, что ход времени может быть замедлен или повернут вспять, а также создана теория, объединяющая теорию относительности и квантовую теорию поля, которые до сих пор считались несовместимыми друг с другом.

Как видим, вся наука, все отрасли научного познания направлены на изучение проблем пространства и времени. В конечном счете, для того, чтобы решить одну из важнейших задач современности — понять, как же устроен наш мир.

Что такое время с научной точки зрения

Поинтересуйтесь у любого человека: «Время, что это такое?» Вам ответят, что это некая величина, с помощью которой измеряются интервалы между жизненными событиями и выражается она конкретными единицами измерения. Но так ли все просто? На протяжении столетий самые прогрессивные умы планеты, философы, математики, физики спорят о происхождении и сути времени, выдвигая невероятные теории об этом феномене Вселенной.

Время применительно к нашей реальной жизни

Время, что это такое в нашей повседневной жизни? Для описания данного понятия существует несколько определений, выделяющих основные характеристики времени:

  • оно имеет конкретное значение в зависимости от выбранной системы измерения;
  • время используется при измерении интервала между определенными событиями;
  • это параметр, который описывает взаимодействие нескольких процессов;
  • время всегда направлено из прошлого в будущее;
  • система измерения времени может иметь, как равномерную, так и неравномерную шкалу.

Самое привычное восприятие времени связано с астрономией, где интервалы измеряются в зависимости от вращения Солнца и Земли.

Сегодня человечество пользуется несколькими популярными типами времени:

  • по Гринвичу – единым для всей планеты;
  • поясным, которое включает 24 пояса и очень удобно для измерения времени;
  • истинным, измеряемым солнечными часами в конкретной точке Земли;
  • усредненным солнечным для определенной местности;
  • летним – перевод часов для экономии энергоресурсов;
  • звездным, используемым астрономами.

В качестве шкалы для измерения времени применяются такие величины, как секунда, минута и час в переделах одних суток. Для более широких интервалов – сутки, недели, месяцы, годы, столетия и т.д. Чтобы удобнее было следить за изменениями времени, человечество придумало множество полезных приспособлений, начиная от календарей, заканчивая супер точными часами с секундомером.

Современные концепции времени

Первым прибором, измеряющим время, были солнечные часы. Их работа основывалась на передвижении солнца. С появлением более совершенных устройств, таких как цифровые часы, отношение к времени изменилось. Его начали воспринимать, как самостоятельное, живущее своей жизнью понятие. Но давайте посмотрим на время, что это такое, с разных сторон.

  • При измерении, например, скорости бегуна мы сравниваем его передвижение от одной точки до другой со стрелками секундомера, их движением. А современные часы, в свою очередь, созданы по подобию солнечных и зависят от передвижения нашего светила. Таким образом, неизвестную скорость бегуна мы сравниваем с абстрактным, но известным движением Солнца – временем. Это упрощает задачу измерения различных величин: частоту сердцебиения, скорость автомобиля или самолета и т.д. Но, если исключить из этой зависимости «время», то можно легко сравнить все эти величины друг с другом, что делает сомнительным понятие автономности времени.
  • Не меньше сомнений вызывает и направленность времени. Мы привыкли воспринимать очередность событий, разделяя их на те, которые уже произошли, происходят сейчас или ждут нас в будущем. Но мало кто осознает, что настоящего как такового не существует, а вернее это мгновение, которое сразу становиться прошлым. Прошлое, являющееся воспоминаниями, и будущее – продукт воображения, можно измерить. Например, как информацию, записанную на пленке. Но что делать с реальностью, настоящим, которое не поддается измерению?
  • К общему мнению, что такое феномен время, не могут прийти ученые из разных областей науки.
  • Так, физики считают время обратимой величиной движения материальных объектов, где в качестве шкалы измерения используется определенная последовательность событий. Этот принцип стал основой создания часов.
  • Философы настаивают на необратимости и направленности времени от прошлого к будущему. В мифологии время считалось цикличным, Лейбниц утверждал, что это лишь субъективное восприятие реальности, Гегель причислял время к категории абсолютного духа, сторонники диалектического материализма воспринимают время как вполне осязаемую и измеримую форму передвигающейся материи.
  • С психологической точки зрения ощущение времени полностью зависит от состояния и восприятия каждого отдельного человека.
  • Историки используют время для наиболее удобной характеристики событий, происшедших в конкретный этап существования человечества, в течение года, века, эпохи и т.д.
  • С развитием интернет технологий появилась новая альтернативная величина времени бит (1/1000 суток), предложенная компанией SWATCH.

Современная наука попыталась классифицировать различные представления о времени, в результате чего появились две основные и абсолютно противоположные концепции:

Относительная

Время, что это такое согласно реляционной теории? Приверженцы данной концепции отрицают существование отдельного самостоятельного понятия «время» во вселенной. Это только некое специфическое проявление отношений между конкретными физическими событиями. То есть время позволяет отслеживать свойства и изменения физических тел.

Если проще, время также бездвижно, как и пространство. А его течение можно сравнить с движением кинопленки, последовательной сменой кадров. Но что случится со временем, если всю пленку развернуть? Получится единая картина, состоящая из набора кадров, которые существуют одновременно.

Вещественная

Кардинально противоположный взгляд, что это такое, время, предлагает субстанциональная концепция. Ученые настаивают на существовании времени как самостоятельной субстанции, стоящей в одном ряду с пространством, физическими явлениями, телами, полями. Самыми известными сторонниками вещественной концепции считаются Эйнштейн, Ньютон, Лейбниц, Демокрит, современный ученый Козырев.

  • Во времена Демокрита уже прослеживалось разделение понятий времени и движения. На примере атомов, которые передвигаются в пустоте, ученый доказывал, что время течет и при остановке атомов.
  • Исаак Ньютон считал, что человечество воспринимает время как эмпирическую (относительную) величину для удобства. На самом деле время является абсолютным и представляет собой неограниченный, непрерывный поток, не зависящий от движения физических тел и направленный только в будущее. При этом под словом «поток» подразумевалась совокупность частиц времени. По мнению Ньютона, время постоянно в любой точке пространства, определяется единственным параметром T и может использоваться в любой системе отсчета.
  • Пожалуй, самой известной и распространенной является теория относительности, разработанная Эйнштейном, где время – четвертое измерение. По его мнению, во вселенной одновременно существует и прошлое, и настоящее, и будущее, разделенные разными измерениями. Начиная с динозавров и заканчивая нашими точными копиями и даже самой Вселенной. Согласно этой теории, мы не имеем выбора, так как будущее и прошлое определены и существуют в один и тот же момент. И здесь возникает масса вопросов. Если прошлое и будущее существовало всегда, значит, более развитые цивилизации уже перемещались бы во времени, а мы бы знали об этом.

Некоторые утверждения теории относительности, такие как замедление времени или увеличение массы тела с ускорением доказаны. Однако как объяснить парадокс «близнецов», когда один из них отправляется в космическое путешествие, а другой остается дома? По теории Эйнштейна, время путешественника будет замедляться, так как он движется относительно Земли (другой системе измерения). Но в то же время близнец, находящийся на Земле, также не перестает двигаться относительно своего брата вместе с планетой. Выходит время на часах по возращении должно совпадать? Во времена Эйнштейна замедление времени связывали с ускорением. Но после изобретения ускорителя частиц стало понятно, что ускорение в вычислениях замедления времени не имеет значения.

Как видно, до сих пор никто с полной уверенностью не может сказать, что есть время и за счет чего оно замедляется.

Времени не существует?

К такому выводу пришли словенские ученые, полностью изменив понимание, что такое время во Вселенной. Они уверенно отрицают существование четвертого измерения и теорию Ньютона об абсолютности временной меры, движущейся по своим законам. Новая парадигма не исключает время как таковое, а изменяет взгляд на его абсолютность. Время рассматривается не как физическую сущность, выражающуюся количественной величиной, а одно из измерений реального пространства, что делает Вселенную «безвременной». Что это значит?

Проблемы с определением времени начались при столкновении теории относительности с квартовой физикой. В течение продолжительного времени ученые пытаются привести к общему «знаменателю» глобальные физические законы, существование мельчайших частиц и теорию о строении света. С уверенностью, что во Вселенной все взаимосвязано, гениальные физики вычислили универсальное уравнение, но оказалось, что времени в этом уравнении нет места. Чем больше исследуется поведение атомов, фотонов и других мельчайших частиц, тем менее значимым становится время, воспринимаемое человечеством достаточно субъективно.

Споры о понятии «время» беспрерывно продолжаются, появляются новые теории, оригинальные исследования. Какую концепцию воспринимать как истинную, решать вам. Но есть надежда, что в скором времени мы сможем разгадать загадки нашей необъятной Вселенной.

Источники:
  • http://www.vseznaika.org/fizika/chto-takoe-vremya-s-tochki-zreniya-fiziki/
  • http://studopedia.ru/6_172891_ponyatiya-prostranstva-i-vremeni.html
  • http://zinref.ru/000_uchebniki/00500biologia/000_lekcii_biologia_06/506.htm
  • http://hsl.guru/chto-takoe-vremya-dlya-cheloveka-i-nauki/