Современные представления о пространстве и времени

 
 

 МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

                                             ФЕДЕРАЦИИ

              ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

 НЕГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

                 Уральский Финансово-Юридический институт 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Реферат

 по  дисциплине: «Концепция современного естествознания»

      тема: Современные представления о пространстве и времени. 
 
 
 
 
 
 
 

   
 
 
 

                                                                   Выполнила: студентка  группы Фк-0810

                                                                              Лебединская Кристина Вадимовна 

                                                                               Проверила:  Светлана Николаевна                    
 

           

                                                                                                                                          
 
 

 СОДЕРЖАНИЕ: 

                                                                                        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Введение 

Прошло более 2500 лет с той поры, как было положено начало осмыслению времени  и пространства, тем не менее, и  интерес к проблеме и споры  философов, физиков и представителей других наук вокруг определения природы пространства и времени нисколько не снижаются. Значительный интерес к проблеме пространства и времени естественен и закономерен, влияния данных факторов на все аспекты деятельности человека нельзя переоценить. Понятие пространства - времени является важнейшим и самым загадочным свойством Природы или, по крайней мере, человеческой природы. Представление о пространстве времени подавляет наше воображение. Недаром попытки философов античности, схоластов средневековья и современных ученых, владеющих знанием наук и опытом их истории, понять сущность времени – пространства не дали однозначных ответов на поставленные вопросы.  

Диалектический  материализм исходит из того, что "в мире нет ничего, кроме движущейся материи, и движущаяся материя не может двигаться иначе, как в пространстве и во времени". Пространство и время, здесь выступают в качестве фундаментальных форм существования материи. Классическая физика рассматривала пространственно - временной континуум как универсальную арену динамики физических объектов. В прошлом веке представители неклассической физики (физики элементарных частиц, квантовой физики и др.) выдвинули новые представления о пространстве и времени, неразрывно связав эти категории между собой. Возникли самые разные концепции: согласно одним, в мире вообще ничего нет, кроме пустого искривленного пространства, а физические объекты являются только проявлениями этого пространства. Другие концепции утверждают, что пространство и время присущи лишь макроскопическим объектам. Наряду с интерпретацией времени – пространства философией физики существуют многочисленные теории философов, придерживающихся идеалистических взглядов, так Анри Бергсон утверждал, что время может быть познано только нерациональной интуицией, а научные концепции, представляющие время, как имеющее какое-либо направление, неверно интерпретируют реальность.

Начинать исследование целесообразно с представлений античной натурфилософии, анализируя затем весь процесс развития пространственно - временных представлений вплоть до наших дней.

       В связи с этим целью данного реферата является рассмотрение и изучение современных представлений о пространстве и времени.

     В соответствии с поставленной целью  в работе предполагается решить следующие  задачи:

     - рассмотреть представления о  пространстве;

     - изучить представления о времени. 
 

1. Понятие Пространства

 
 

Пространство  – характеристика протяженности  материальных объектов и процессов. Количественным выражением пространства является расстояние, которое в системе  единиц СИ измеряется в метрах.

Абсолютность  Пространства означает его независимость  от Материи (также от Движения и Времени). То есть по классическим представлениям пространство служит вместилищем материи.

Однородность Пространства означает, что во всех его точках физические свойства пространства одинаковы.

Непрерывность Пространства означает, что какой бы малый объем его мы ни выделяли, оно не исчезает, а остается.

Как видим современные  концепции о физических свойствах  Пространства оказываются диаметрально противоположны классическим концепциям:

пространство  относительно, т.е. не может существовать без Материи и зависит от «материального наполнения»;

пространство  неоднородно, т.е. его физические свойства различаются в разных точка;

пространство  дискретно, т.е. перестает существовать ниже некоторой малой длины, так называемого кванта пространства.

Пространство  имеет свои геометрические характеристики. Точки зрения классических концепций: пространство трехмерно, двунаправлено и неевклидово.

Мерность пространства означает число независимых координат, необходимых и достаточных для точного задания положения материальной точки.

Двунаправленность пространства означает, что положительные и отрицательные направления осей координат равноправны.

Евклидовость пространства означает, что для него выполняются правила Евклида – математика эпохи эллинизма.

По современным  концепциям естествознания классические геометрические характеристики пространства, если и выполняются, то приблизительно (неевклидово). 

2. Понятие времени

 

Время – характеристика продолжительности материальных процессов. Количественным выражением такой характеристики является промежуток времени, который в системе СИ измеряется в секундах.

На протяжении истории естествознания представления  ученых о времени изменялось. Платоновская концепция времени во многом близка к современной.

Время – характеристика продолжительности материальных процессов. Количественным выражением такой характеристики является промежуток времени, который  в системе СИ измеряется в секундах.

На протяжении истории естествознания представления  ученых о времени изменялось. Платоновская концепция времени во многом близка к современной.

Современные концепции  о физических свойствах времени  противоположны классическим представлениям: 

время относительно, т.е. не существует без материи и зависит от «материального присутствия». 

время неоднородно, т.е в разных точках пространства течет по-разному. 

время дискретно, т.е. перестает существовать для промежутка времени, меньшего некой предельно малой величины, так называемого кванта времени.

Геометрические  характеристики времени: одномерно, однонаправлено.

Свойство одномерности времени означает, что для его  задания (описания промежутка времени) достаточно одной числовой оси –  хронологической. Начало отсчета может быть задано произвольно, масштаб тоже (в годах, веках).

Свойство однонаправленности означает, что время течет в  одном направлении - из прошлого в  будущее. 

3. Пространство  и время в античной философии

 

Для того, чтобы  узнать современные представления  о пространстве и времени, прежде всего следует узнать, как представляли его в античной философии.

Рациональные  идеи, согласующиеся с сегодняшними представлениями о времени и  пространстве можно найти в учениях  почти всех античных мыслителей. Так  в учении Гераклита центральное место занимает идея всеобщего изменения – в одну реку нельзя войти дважды. Атомизм Демокрита и система Аристотеля – две наиболее поные античные доктрины о пространстве и времени.

Демокрит во многом предвосхитил фундаментальные  открытия ученых прошлого века. Он сказал, что всё природное многообразие состоит из мельчайших частичек материи (атомов), которые двигаются, сталкиваются и сочетаются в пустом пространстве. Атомы (бытие) и пустота (небытие) являются первоначалами мира. По Демокриту атомы физически неделимы. Они не возникают и не уничтожаются, их вечность проистекает из отсутствия начала у времени. Атомы двигаются в пустоте. Атомы в сочетании с пустотой образуют всё содержание реального мира. В основе атомов лежат амеры.Отсутствие у амеров частей служит критерием математической неделимости. Атомы не распадаются на амеры, а последние не существуют в свободном состоянии.

Характеризуя  систему Демокрита как теорию структурных уровней материи - физического (атомы и пустота) и математического (амеры), мы сталкиваемся с двумя пространствами: непрерывное физическое пространство и математическое пространство, основанное на амерах. У Демокрита сложились представления о природе времени и движения. Они были развиты Эпикуром в стройную систему. Эпикур рассматривал свойства механического движения исходя из дискретного характера пространства и времени. Например, он сказал, что все атомы движутся с одинаковой скоростью.

Дальнейший анализ времени ведётся Аристотелем  на физическом уровне, где основное внимание он уделяет взаимосвязи времени и движения. Аристотель показывает, что время немыслимо, не существует без движения, но оно не есть и само движение. В такой модели времени впервые реализована реляционная концепция. Пространство для Аристотеля выступает в качестве некоего отношения предметов материального мира, оно понимается как объективная категория, как свойство природных вещей. Механика Аристотеля функционировала лишь в его модели мира. Она была построена на очевидных явлениях земного мира. Но это лишь один из уровней космоса Аристотеля. Его космологическая модель функционировала в неоднородном конечном пространстве, центр которого совпадал с центром Земли. Космос был разделен на два уровня: земной и небесный. Земной уровень состоял из четырёх стихий - земли, воды, воздуха и огня; небесный - из эфирных тел, пребывающих в бесконечном круговом движении. Аристотелю удалось создать самую совершенную, для своего времени модель пространства – времени. Она просуществовала более двух тысячелетий.

Измерить время и выбрать единицы его измерения можно с помощью любого периодического движения, но, для того чтобы полученная величина была универсальной, необходимо использовать движение с максимальной скоростью. В современной физике это скорость света, в античной и средневековой философии - скорость движения небесной сферы. 
 

4. Специальная теория  относительности 
 

Современное понимание  пространства и времени было сформулировано в теории относительности А. Эйнштейна, по-новому интерпретировавшей реляционную  концепцию пространства и времени и давней ей естественнонаучное обоснование.

   Специальная  теория относительности, созданная  в 1905 г. А. Эйнштейном, стала  результатом обобщения и синтеза  классической механики Галелея  - Ньютона и электродинамики Максвелла  - Лоренца. “Она описывает законы всех физических процессов при скоростях движения, близких к скорости света, но без учета поля тяготения. При уменьшении скоростей движения она сводится к классической механике, которая, таким образом, оказывается ее частным случаем”.

   Исходным  пунктом этой теории стал принцип  относительности. Классический принцип  относительности был сформулирован  еще Г. Галилеем: “Если законы  механики справедливы в одной  системе координат, то они справедливы  и в любой другой системе,  движущейся прямолинейно и равномерно относительно первой.” Такие системы называются инерциальными, поскольку движение в них подчиняется закону инерции, гласящему: “Всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если только оно не вынуждено изменить его под влиянием движущихся сил.”