Философское значение теории относительности

Содержание

 

 

 

Введение…………………………………………………………………………3

 

Основная часть

1. Философия пространственно-временных отношений в теории относительности……………………………………………………...4

 

 

Заключение…………………………………………………………………….15

 

Список литературы…………………………………………………………....17

 

 

 

 

 

Введение

 

Философское значение теории относительности признается почти всеми. Это обусловлено  прежде всего ее непосредственным отношением к ряду философских категорий: материя  и движение, пространство и время  и др. Разногласия начинаются с  вопроса о том, подкрепляет или отрицает эта теория определенные философские концепции или какие видоизменения она в них вносит.

Зададим следующий  вопрос: все ли в мире относительно? Ответ будет следующим: в материальном мире все относительно, кроме самого мира, который не находится во внешнем отношении с чем бы то ни было, представляя, однако, неисчерпаемое многообразие внутренних отношений.

В данном случае относительность изучается, как  правило, не в качестве всеобщего  универсального свойства (такая задача, да и то отчасти, стоит только перед философией), а в виде совершенно определенных отношений между определенными вещами или же элементами, организованными в целостную систему. В таком случае об относительности говорят, во-первых, в смысле конкретных отношений, а во-вторых, в смысле относимости (отнесенности) определенных свойств, характеристик, параметров и т.д. к одному или всем элементам, находящихся в данном отношении.

“В  наше время физик вынужден заниматься философскими проблемами в гораздо  большей степени, чем это приходилось делать физикам предыдущих поколений. К этому физиков вынуждают трудности их собственной науки”

А. Эйнштейн

 

Основная часть

1. Философия пространственно-временных отношений

в теории относительности

 

При познании объективных  природных отношений необходимо учитывать ряд моментов. Прежде всего, нужно иметь в виду неисчерпаемость тех отношений, в которые может вступать любая материальная вещь. В ходе познания неизбежно приходится отвлекаться от бесконечного многообразия этих отношений, вычленяя отдельные из них. Далее. Отношения носят конкретный характер. Принцип конкретности истины позволяет четко определить, о каких отношениях идет речь в каждом отдельном случае. "Отношений вообще" не существует. Это либо материальные, либо идеальные отношения. В свою очередь они подразделяются на : 1. изолированные и взаимосвязанные; 2. внешние и внутренние; 3. двучленные и многочленные; 4. прерывные и непрерывные и т.д.

Наконец, об отношениях и результатах конкретных отношений  судят по тем вещам и элементам, которые в данном отношении находятся. Отношения, при котором объекты вступают во взаимодействие, является уже связью. Понятия "отношение" и "связь" нередко употребляются как синонимы, для чего имеются определенные объективные основания. Связь - это всегда отношение, но не всякое отношение реализуется в виде связи. Связь возникает в том случае, если действие определенного объекта приводит к ответному действию со стороны других объектов. В отличие от связи "отношение" - более общее понятие и означает сосуществование конечных материальных объектов, событий, процессов.

Естественно, что  абстрактных отношений, "отношений  вообще" (т.е. ни к чему ни относящихся) в материальной действительности не существует.

Необходимое условие  конкретного понимания отношений - различение отношений внешних и внутренних. Существующее между ними различие имеет исключительно важное значение, т.к. закономерности, присущие внешним отношениям не тождественны закономерностям, характеризующим отношения внутренние. Если элементы, образующие внешние, изолированные отношения, не зависят друг от друга, то элементы внутренних отношений связаны между собой в рамках определенной системы. Однако любые внешние отношения могут считаться таковыми только до известного предела: всегда имеется определенная система, по отношению к которой они выступают уже как внутренние. Предельно общей системой для всех объективно-реальных отношений является материальный мир, как единое целое. В виде самостоятельных внешних отношений они способны функционировать лишь до тех пор, пока не подвергаются воздействию со стороны более общей системы. И, наконец, еще один вывод, вытекающий из диалектического понимания взаимосвязи между внешними и внутренними отношениями: если элементы, находящиеся во внешнем отношении друг к другу, начинают взаимодействовать, то они образуют целостную систему и вступают во внутренние отношения.

Таковы некоторые  из особенностей, присущих материальным отношениям, а также их специфическому преломлению в форме идеальных  мыслительных отношений.

Существо проблемы состоит в следующем: представляют ли отношения нечто единообразное и настолько очевидно, что над ними вовсе не стоит ломать голову, или же, напротив, им присущи характерные особенности, и, как все в материальном мире, отношения подчиняются определенным закономерностям.

Ведь зачастую специфика и многообразие отношений  нивелируются; даже если и делается различие между внешними и внутренними  отношениями, то закономерности, отличающие их друг от друга, отождествляются.

Случается, что  один из видов отношений возводится в ранг универсальности, абсолютизируется, а свойства, характеризующие конкретную определенность отношений (т.е. их конкретное основание) переносятся на все многообразие отношений, составляющих данное явление. В действительности же отношения одного типа далеко не в каждом случае оказывают непосредственное влияние на отношения другого типа, отличного от первого по конкретному основанию. Подобная абсолютизация и нивелировка заходят еще дальше: отношения, представляющие собой сосуществование определенных элементов, отождествляются с самостоятельным существованием самих элементов или образуемой ими системы. Излагаемый здесь подход позволяет понятьдействительную суть многообразных объективных отношений, их роль в процессе развития, а также предохраняет от их теоретического гипертрофирования или приписывания не свойственных им функций.

Важную роль играет при  этом принцип материальности. Этот принцип указывает на материальную основу объективных отношений и  помогает установить конкретный характер данных отношений.

Большинство физических закономерностей  получает строгое математическое описание и выражается в виде разнообразных  формул. Любая такая формула сама по себе есть определенное математическое соотношение, элементы которого находятся  во внешней количественной взаимозависимости. Подобная структура формулы - результат знакового выражения, в то время как сами объективные отношения, описываемые формулами, могут быть не только внешними, но и внутренними.

В свою очередь, проекция абстрактно-математического  описания на природную действительность помогает точно установить конкретный характер объективных отношений, отображенных в той или иной формуле.

Если исключить принцип  материальности из познания природных  отношений, то они рискуют превратиться в пустые абстракции, а операции с ними - в акт произвола. Вот почему вопрос о характере и закономерностях объективных отношений представляется исключительно важным.

Переходя к  специальной теории относительности (СТО), выделим следующие моменты. Первый постулат Эйнштейна констатирует независимость законов природы от движения инерциальных систем отсчета (ИСО), т.е. закономерности механического перемещения изолируются от всех остальных законов природы и отношения между теми и другими описываются как чисто внешние. Кроме того, в СТО описывается не пространство и время "вообще" (физическое, биологическое, социальное и т.п), а определенные пространственно-временные характеристики конкретных физических событий. Как, например, не существует человека “вообще”, но существуют конкретные люди, так не существует и времени “вообще”, но есть конкретные временные процессы. Поэтому возникает вопрос: насколько оправдан в теории относительности указанный общий подход к понятиям “пространство” и “время” и как в действительности связаны пространственно-временные характеристики конкретных явлений, описываемых СТО и ОТО, с пространственно-временными параметрами других явлений? Для начала в качестве примера рассмотрим второй закон Ньютона:

F = m (DV / Dt ) = ma………………… (1)

Эта формула  раскрывает связь между изменением скорости DV , инертной массой m и силой, действующей в течение определенного промежутка времени Dt. Несмотря на универсальность данного закона, здесь время D t означает не любое время, а время, связанное с определенными механическими процессами.

Аналогичным образом обстоит  дело и с другими формулами, где  речь идет не об абстрактном времени  “вообще”, а о времени, как характеристике определенных физических процессов. Не составляют исключения и формулы, получаемые из преобразований Лоренца. Например, преобразования Галилея позволяют определять скорость и положение различных ИСО относительно друг друга. В преобразованиях же Лоренца для выполнения той же задачи вводятся дополнительные условия: пространственные величины и временные интервалы вычисляются с учетом закономерностей движения света. Поняв действительный смысл этих преобразований, нетрудно понять и все остальное.

В последующем анализе  наиболее существенным оказывается  тот факт, что инерциальные системы  являются изолированными, т.е. находятся друг с другом во внешнем отношении. Закономерности же объективной относительности таковы, что материальные системы, находящиеся друг с другом во внешнем отношении, не оказывают воздействия друг на друга, на сами системы, на их материальный субстрат и не влияют на внутренние отношения каждой из систем. Это подтверждает и положение о конкретности отношений: как не существует отношения без образующих его элементов, так не существует и отношения без определенного признака, по которому соотносятся эти элементы. Причем изменение отношения по одному признаку не обязательно ведет к изменению отношения по другим признакам.

Это подтверждают и оба принципа, положенные в основу СТО. В обоих случаях констатируется естественный результат внешних  отношений, в которых находятся изолированные инерциальные системы.

Что же дает повод  считать, что в движущейся изолированной  системе отсчета с течением времени  и пространственными отрезками  происходит нечто отличное от ситуации покоя? С одной стороны очевидно, что две ИСО полностью изолированные, а отношения между ними - чисто внешние. Но с другой стороны, формулы свидетельствуют: в движущейся ИСО временные интервалы “растягиваются”, а пространственные длины “укорачиваются”.

О том, что происходит в  движущейся ИСО, позволяют судить математические преобразования. Правда, в случае преобразований Галилея происходит прямое соотнесение инерциальных систем. В случае же преобразований Лоренца такое соотнесение происходит с помощью материального посредника – процесса распространения света. Таким образом, в первом случае имеет место двучленное отношение, а во втором – трехчленное.

Между тем имеется универсальная  закономерность, которую можно сформулировать так: отношение (результат сопоставления) двух материальных элементов (систем) не тождественно отношению трех и более элементов (систем). Именно этот факт порождает те, на первый взгляд, необычные пространственно-временные отношения между двумя ИСО, которые возникают в специальной теории относительности.

Для пояснения сказанного рассмотрим следующий пример. Глаз меньше Солнца и на каком бы расстоянии ни находился наблюдатель, объективное двучленное отношение между глазом и Солнцем (отношение их размеров) остается именно таким. Но вот наблюдатель подносит к глазу ладонь и заслоняет Солнце. Тем самым в отношения включается третий элемент.

 

 Ясно, что  двучленные отношения не тождественны  трехчленным. Закономерности тех и других можно выразить и математически, не упуская из виду их конкретности и материальности; в противном случае неверное истолкование математических соотношений приведет к выводу, что ладонь по мере приближения к глазу становится больше Солнца. Уже этот элементарный пример показывает, что интерпретация математических соотношений может быть правильной или неправильной и какую из них мы выберем, совсем не очевидно.

Обратимся теперь к известной релятивистской формуле

D t' = D t₀ / (1 - v ² / c ² ) ^{1 / 2} ……………….. (2)

Какую реальную физическую нагрузку несут ее символы? D t₀ относится к условно – покоящейся ИСО; D t' и v - к движущейся ИСО. А к какой из этих двух систем относится скорость света “c” ? Ни к какой ! Процесс распространения электромагнитных колебаний – это самостоятельный элемент объективного трехчленного отношения. Свет есть физическое явление, которому следует приписать совершенно самостоятельное существование. В преобразованиях Галилея соотносятся только два материальных элемента - две ИСО. В преобразованиях же Лоренца таких материальных элементов три: две ИСО и электромагнитное поле. Т.е. в первом случае отношение двухчленное, а во втором - трехчленное.

Данный факт хотя и проясняет ситуацию, но еще  мало что объясняет. Что же происходит во внешне соотнесенных инерциальных системах, одна из которых условно покоится, а другая удаляется от нее равномерно и прямолинейно? Рассмотрим пример из популярной литературы. Вдоль железнодорожного полотна мчится поезд. Из хвоста поезда по направлению движения испущен световой сигнал (первое событие), который затем отражается от зеркала, находящегося в голове поезда, и возвращается обратно в хвост поезда (второе событие). Скорость светового сигнала одинакова как по отношению к поезду, так и по отношению к полотну. Но события, заключающиеся в отправлении и приходе обратно в хвост поезда светового сигнала, происходящие в различных системах отсчета - движущейся и условно покоящейся, не совпадают: они не одновременны.