Свойства пространства и времени
ЕДИНСТВО И МНОГООБРАЗИЕ СВОЙСТВ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ
Лекция 4. ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ
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, то есть пространственно-временных характеристик объектов. Поэтому расширение и углубление знаний о мире связано с соответствующими учениями о пространстве и времени. Пространство считалось бесконечным, плоским, "прямолинейным", евклидовым. Его метрические свойства описывались геометрией Евклида. Время понималось абсолютным, однородным, равномерно текущим. Значение указаний времени в классической механике считалось абсолютным, не зависящим от состояния движения тела отсчета. Абсолютное время и пространство служили основой для преобразований Галилея— Ньютона, посредством которых осуществлялся переход кинерциальным системам. Эти системы выступали в качестве избранной системы координат в классической механике. Принятие абсолютного времени и постулирование абсолютной и универсальной одновременности во всей Вселенной явилось основой длятеории дальнодействия. В качестве дальнодействующей силы выступало тяготение, которое с бесконечной скоростью, мгновенно и прямолинейно распространяло силы на бесконечные расстояния. Эти мгновенные, вневременные взаимодействия объектов служили физическим каркасом для обоснования абсолютного пространства, существующего независимо от времени. В общей теории относительности Эйнштейн доказал, что структура пространства—времени определяется распределением масс материи. Их объективность и независимость от человеческого сознания и сознания всех других разумных существ в мире если такие есть. Их абсолютность - они являются универсальными формами бытия материи, проявляющимися на всех структурных уровнях ее существования. Единство прерывности и непрерывности в их структуре наличие отдельных тел. Количественную и качественную бесконечность, неотделимую от структурной бесконечности материи невозможность найти место, где отсутствовали бы пространство и время, а также неисчерпаемость их свойств. Протяженность, рядоположенность , существование и связь различных элементов точек, отрезков, объемов и др. Протяженность тесно связана со структурностью материальных объектов; обусловлена взаимодействием между составляющими тела элементами материи. Связность и непрерывность проявляются в характере перемещений тел от точки к точке, в распространении воздействий через различные материальные поля в виде близко действия в передаче материи и энергии. Трехмерность - общее свойство пространства, обнаруживающееся на всех известных структурных уровнях, органически связано со структурностью систем и их движением. Все материальные процессы и взаимодействия реализуются в пространстве трех измерений длина, ширина, высота. В одномерном или двумерном пространстве линия, плоскость не могли бы происходить взаимодействия частиц и полей. Три измерения являются тем необходимым и достаточным минимумом, в рамках которого могут осуществляться все типы взаимодействий материальных объектов. Пространству на всех известных структурных уровнях материи присуще единство метрических и топологических свойств. Метрические свойства проявляются в протяженности и характере связи элементов тел. Метрика может быть различной - евклидовой и неевклидовой, причем возможно много разновидностей неевклидовых пространств с различными значениями кривизны. Топологические свойства характеризуют связность, трехмерность, непрерывность, неоднородность, бесконечность пространства, его единство со временем и движением. Длительност ь - выступает как последовательность сменяющих друг друга моментов или состоянии, возникновение за каждым данным интервалом времени последующих. Длительность обусловлена сохранением материи и ее атрибутов, единством устойчивости и изменчивости в мире. Никакой процесс в природе не может происходить сразу, мгновенно, он обязательно длится во времени, что обусловлено конечной скоростью распространения взаимодействий и изменения состояний. Аналогично протяженности пространства длительность относится к метрическим свойствам. Отсутствие же всякой длительности, связанное, например, с состоянием материи тина сингулярности объект с бесконечной плотностью, гравитационным полем и точечными размерами , означало бы, что материя в этом состоянии не обладает способностью к сохранению и последовательной смене состояний, что равносильно отрицанию всякого материального бытия. Длительность бытия объектов во времени выступает как единство прорывного и непрерывного. Сохраняемость материи и непрерывная последовательность ее изменений, близкодействие в причинных отношениях определяют и непрерывность времени, проявляющуюся в непрерывном переходе предшествующих состоянии в последующие. Прежде чем произойдет какое-либо явление в будущем, должны осуществиться все предшествующие ему изменения, которые его вызывают. Но время как форма бытия материи складывается из множества последовательностей и длительностей существования конкретных объектов, каждый из которых существует конечный период. Поэтому время характеризуется прерывностью бытия конкретных качественных состояний. Но эта прерывность относительна, так как между всеми сменяющими друг друга качествами имеется внутренняя связь и непрерывный переход. Всеобщим свойством времени является необратимое I, означающая однонаправленное изменение от прошлою к будущему. Прошлое порождает настоящее и будущее, переходит в них. К прошлому относятся все те события, которые уже осуществились и превратились в последующие. Будущие события это те, которые возникнут из настоящих и непосредственно предшествующих им событий. Настоящее охватывает все те объекты, системы и процессы, которые реально существуют и способны к взаимодействию между собой. Взаимодействие возможно лишь при одновременном сосуществовании объектов. Объекты, сосуществовавшие в прошлом, но перешедшие в другие последующие состояния материи уже недоступны никакому воздействию. Одномерность времени проявляется в линейной последовательности событий, генетически связанных между собой. Единство корпускулярных и волновых свойств микрообъектов. Одним из наиболее важных вопросов как философии, так и естествознания является проблема материи. Представления о строении материи нашли свое выражение в борьбе двух концепций: С ними тесно связаны проблемы взаимодействия материальных объектов, которые проявляются как концепции близкодействия передача действия от точки к точке и дальнодействия передача действия без физической среды. Корпускулярная концепция опирается на идеи Демокрита, отождествившего пространство с пустотой и приписавшего пустоте индивидуальное существование. По Демокриту пространство есть то, что существует само по себе, независимо от материи и является "вместилищем" тел. Оно может быть заполнено телами, а может быть абсолютно пустым в виде особого реального объекта. Ньютон в своей механике эту идею развил до четкого представления об абсолютном пространстве и абсолютном времени, которые не зависят друг от друга и не связаны с материей. Ньютон разработал концепцию прерывности. Его подход основывался на признании дальнодействующих сил. В годах он распространил атомистику на световые явления и создал корпускулярную теорию света. По своему мировоззрению Ньютон был вторым после Декарта великим представителем механистического материализма в естествознании XVII-XVIII веков. Декарт стремился построить общую картину природы, в которой все явления объяснялись как результат движения больших и малых частиц, образованных из единой материи. Сложившиеся к началу XIX века представления о строении материи были односторонними и не давали возможности объяснить ряд экспериментальных фактов. Максвеллом в XIX веке теория электромагнитного поля показала, что признанная концепция не может быть единственной для объяснения структуры материи. В своих работах М. Максвелл показали, что поле — это самостоятельная физическая реальность. Таким образом, в науке произошла определенная переоценка основополагающих принципов, в результате которой обоснованное Ньютоном дальнодействие заменялось близкодействием, а вместо представлений о дискретности выдвигалась идея непрерывности, получившая свое выражение в электромагнитных полях, то есть развитие получила континуальная концепция. Двойственность описание природы особенно проявляется при рассмотрении пространственных и временных свойств материи. На эмпирическом уровне познания мира понятие пространства позволяет описывать порядок сосуществования материальных объектов по признакам "слева — справа", "дальше — ближе", "сверху — снизу", "больше по размерам — меньше". Понятие времени выражает порядок смены событий по признаку "раньше — позже". Пространство и время органически связаны с материей, не могут существовать самостоятельно, обособленно от нее. Основы такого взгляда заложил Аристотель и развил Г. Дальнейшее углубление этого представления о пространстве и времени осуществил Эйнштейн в теории относительности. В современной физике строго доказано, что пространство и время неразрывно связаны между собой, то есть составляют единое четырехмерное пространство-время и наш мир, следовательно, четырехмерен. Это доказательство осуществлено Эйнштейном в рамках специальной теории относительности. В общей теории относительности установлена количественная связь геометрических свойств метрики пространства-времени с материей. Вблизи тяготеющих масс пространство-время "искривляется" и уже не является привычным для нас используемым в классической физике так называемым эвклидовым. Это представление о четырехмерном пространстве-времени эффективно "работает" в масштабах от размеров видимой Вселенной до размеров элементарных частиц. Итак, по современным представлениям наш реальный мир четырехмерен: Строго показано, что если бы наше геометрическое пространство имело больше 3-х измерений, то планеты, движущиеся вблизи Солнца, и электроны, движущиеся вблизи ядер атомов, не могли бы образовывать устойчивые планетарные и атомные системы. Тем не менее, современные теории, правильно отражающие закономерности в глубоком микромире и ранние стадии эволюции Вселенной, вынуждены оперировать многомерными пространствами. Однако "избыточные" измерения, сыграв свою роль при объяснении тех или иных свойств материи или определенных этапов ее эволюции, неизбежно выпадают из игры. Установлено, что пространство и время обладают тремя фундаментальными свойствами тремя видами симметрии: Изотропность пространства означает, что в любых направлениях его свойства абсолютно одинаковы, то есть пространство обладает симметрией относительно операции поворота. Однородность пространства симметрия относительно операции сдвига, перемещения означает абсолютную одинаковость свойств пространства в различных его точках. Аналогичная симметрия времени относительно "сдвига" выбора момента начала отсчета времени отражает одинаковость его свойств в прошлом, настоящем и будущем. Перечисленные свойства пространства и времени физически проявляются в одинаковости законов Природы, в различных направлениях во Вселенной, в различных ее местах и в различные моменты времени. В соответствии с достижениями квантовой физики основополагающим понятием современного атомизма является понятие элементарной частицы, но им присущи такие свойства, которые не имели ничего общего с атомизмом древности, в частности, дуализм свойств. Планк показал, что энергия излучения или поглощения электромагнитных волн не может иметь произвольные значения, а кратна энергии кванта, то есть волновой процесс приобретает окраску дискретности. Идея Планка о дискретной природе света получили свое подтверждение в области фотоэффекта. Де Бройль открыл примерно в это же время у частиц волновые свойства дифракция электрона. Таким образом, частицы неотделимы от создаваемых ими полей, и каждое поле вносит свой вклад в структуру частиц, обуславливая их свойства. В этой неразрывной связи частиц и полей можно видеть одно из наиболее важных проявлений единства прерывности и непрерывности в структуре материи. Для характеристики прерывного и непрерывного в структуре материи следует также упомянуть единство корпускулярных и волновых свойств всех частиц и фотонов. Единство корпускулярных и волновых свойств материальных объектов представляет собой одно из фундаментальных противоречий современной физики и конкретизируется в процессе дальнейшего познания микроявлений. Изучение процессов макромира показали, что прерывность и непрерывность существуют в виде единого взаимосвязанного процесса. При определенных условиях макромира микрообъект может трансформироваться в частицу или поле и проявлять соответствующие им свойства. Вся обстановка в науке в начале XX века складывалась так, что представления о дискретности и непрерывности материи получили свое четкое выражение в двух видах материи: Однако дальнейшее развитие науки показало, что такое противопоставление является весьма условным. Было показано, что материя проявляет как непрерывные, так и корпускулярные свойства. Необходимо добавить, что представление о дискретности пространства-времени в современном естествознании все-таки существует, но оно применяется только в связи с объяснением самых ранних этапов эволюции Вселенной. Поделиться Поиск по сайту. Предыдущая 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Следующая. Интересно знать Усиление отдельно стоящих фундаментов Светочувствительный аппарат глаза Класс Земноводные, или Амфибии Упражнения на перекладине Советы для родителей Память и ее тренировка Как защитить себя ВКонтакте? Категории Архитектура Биология География Искусство История Информатика Маркетинг Математика Медицина Менеджмент Охрана труда Политика Правоотношение Разное Социология Строительство Физика Философия Финансы Химия Экология Экономика. Орг - год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Забайкальский государственный университет, Россия. Основные и специфические свойства пространства. В современной научной картине мира пространство трактуется как всеобщая форма бытия материи и её важнейший атрибут нет материи, не обладающей пространственными свойствами, как не существует и пространства самого по себе, вне материи и независимо от неё. Учёными обычно выделяются основные и специфические свойства пространства. Специфические, или локальные, свойства проявляются лишь на определенных структурных уровнях, присущи только некоторым классам материальных систем. Единство метрических и топологических свойств характерно пространству на всех известных структурных уровнях материи. Метрика может быть различной — евклидовой и неевклидовой, причём возможно много разновидностей неевклидовых пространств с различными значениями кривизны. Топологические свойства включают трёхмерность, непрерывность, протяжённость, структурированность, бесконечность пространства, его единство со временем и движением и сохраняются при любых преобразованиях геометрического объекта. Трёхмерность обнаруживается на всех известных структурных уровнях и органически связана со структурностью систем и их движением. Пуанкаре истоки трёхмерности коренятся в особенностях человеческого восприятия, так как человек лучше приспособлен к существованию в трёхмерном, а не с двумя или четырьмя измерениями, пространстве [10]. Три измерения являются тем необходимым и достаточным минимумом, в рамках которого могут осуществляться все типы взаимодействий материальных объектов. Непрерывность , связность пространства проявляется в характере перемещения тел от точки к точке и распространении физических воздействий через различные поля. Вместе с тем пространству свойственна относительная прерывность, проявляющаяся в раздельном существовании материальных объектов и систем, имеющих определенные размеры и границы, в существовании многообразных структурных уровней материи с различными пространственными отношениями [1; 3]. Протяжённость тесно связана со структурностью материальных объектов, обусловлена взаимодействием между составляющими тела элементами материи. Непротяжённые объекты не обладали бы структурой, внутренними связями и способностями к изменениям, из них не могли бы образовываться никакие системы. Последние, по мнению Ж. Инхелдер являются первой формой абстрагирования от известных предметов в развитии детского представления о пространстве, а евклидовы формы например, круг, квадрат, прямая или угол распознаются значительно позже [11]. С научных позиций пространство количественно и качественно бесконечно. Однако бытовое осознание пространства с необходимостью включает в себя некоторые пределы. Человек не мыслит себя вне пространства, но одновременно он не может воспринимать и мысленно представлять себе бесконечную, ничем не ограниченную величину. Поэтому в своих отношениях с пространством человеку требуются определённые психологические опоры в виде границы, противостоящей субъекту в центре идеального пространства, или границ, замыкающих пространство вокруг него [5]. Вопрос о природе пространства содержит проблему соотношения конечности и бесконечности. В отличие от конечного, присущего отдельным вещам состояниям, процессам и формам движения, которые имеют преходящий, относительный характер, мир в целом, природа существует вечно во времени и бесконечно в пространстве. Однако эта вечность и бесконечность проявляются через существование и развитие различных вещей и явлений, в чём и находит своё выражение взаимосвязь между бесконечностью и конечностью. Энгельс напрямую связал действие реальной бесконечности с законом диалектического противоречия. Именно потому, что она есть противоречие, она представляет собой бесконечный, без конца развёртывающийся во времени и пространстве процесс. В данном расширенном определении получили свое выражение все наиболее важные черты, характеризующие категорию пространства. Сама по себе бесконечность непознаваема. Являясь внутренним противоречивым свойством движущейся материи, бесконечность выступает своеобразным механизмом смены качества, смены старого новым. К специфическим или локальным свойствам пространства относятся конкретные пространственные формы и размеры тел, их положение в пространстве по отношению друг к другу, наличие у тел внутренней симметрии или асимметрии живому веществу присуще свойство пространственной асимметрии, которым обладает молекула живого вещества , изотропность равноправие всех направлений и неоднородность неравноправие всех точек, наличие выделенных точек пространства. Изотропность означает отсутствие выделенных направлений верха, низа и других , независимость свойств тел, движущихся по инерции, от направления их движения. Полная изотропность присуща лишь вакууму, а полная однородность — абстрактному евклидовому пространству и является идеализацией [ 7 ]. Современная наука постоянно расширяет наши представления о пространстве. И нет сомнения, что последующие успехи её приведут к раскрытию ещё более удивительных его свойств. Пространственная ориентация как лингвокультурный концепт: Языки русской культуры, Отражение во фразеологии пространственной модели мира: Imagery in the child: A study of the development of imaginal representation. Философия культуры Титова М.
План реструктуризации долгов гражданина скачать
Техник пэчворк приемы выполнения схемы
10 загадочных фотографий в истории
Калач автостанция расписание автобусов
Как сделать ворота в майнкрафте механизм