Развитие взглядов на пространство и время в истории науки

Содержание

Введение……………………………………………………………………….….2

1. Значение понятий пространства и времени для научного познания………3
2. Развитие взглядов на пространство и время от античности до Ньютона…8
3. Познание пространства и времени в классической науке…….…………..12

Заключение………………………………………………………...………….…17

Список используемой литературы……………………………………………..18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

В обыденной жизни  мы постоянно сталкиваемся с понятием пространства и времени, для нас  это нечто привычное, известное и даже в какой-то мере очевидное. Однако в истории философии и естествознания напряженно обсуждались сложные вопросы, которые возникали вместе с попытками понять значение этих понятий.

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Значение понятий пространства и времени для научного познания.

 

Слова «пространство» и «время» во всех языках употребляются очень часто и в разных смыслах. В обиходной речи под пространством понимают пустоту, протяженность, объем, т.е. место, куда можно поместить предметы. Слово «пространство» связывают с образом пустоты – с тем, что остается, если удалить все «ощутимые» предметы. Большинство людей мыслят пространство как вместилище, или арену, в которую «вложена» Вселенная (галактики, звезды, планеты). Пространство не вытесняется, когда в него «вносят» вещество, а «заполняется» им.

Ученые же смотрят на пространство совсем по-другому. Научные теории о пространстве – это не теории о космическом пространстве. Свойства пространства вне Земли почти повсюду чрезвычайно сходны со свойствами пространства у земной поверхности. Ньютон и Лейбниц, рассуждая о природе пространства, почти ничего не знали из современной астрономии.

Ученые нашего времени  рассматривают пространство как  некую структуру, состоящую из множества уровней. Вместо того чтобы мыслить Вселенную погруженной в пространство, современная космология рассматривает ее как состоящую из материальных объектов и пространства, вместе взятых. Вселенная – это пространство и материя. Поэтому пространство, как и материя, является физической сущностью, обладающей конкретными свойствами и структурой.

Пространство — слово, используемое в многочисленных сложных терминах в таких разделах, как философия, математика, физика и имеет несколько значений:

1. Одна из форм (наряду со временем) существования бесконечно развивающейся материи, характеризующаяся протяжённостью и объёмом. Вне времени и пространства нет движения материи.

2. Протяжённость, место, не ограниченное видимыми пределами.

3. Промежуток между чем-либо, место, где что-нибудь вмещается.

В математике слово «пространство» употребляется в большом наборе сложных терминов.

Грубо говоря, пространство есть множество с некоторой дополнительной структурой. В зависимости от этой дополнительной структуры элементы пространства могут называться «точками», «векторами», «событиями» и т. п. В физике пространством называют ту «арену действий», на которой разворачиваются физические процессы и явления и которую мы субъективно ощущаем как «вместилище предметов».

В физике часто используются многомерные пространства — например, фазовое  пространство, в котором состояние сложной системы объектов представляется одной точкой. Такие пространства — не более чем абстракции, предназначенные для постановки и решения вполне «земных» задач в обыкновенном трёхмерном пространстве. В теории относительности пространство оказывается одним из проявлений единого пространства-времени, и деление отдельно на пространство и время становится зависящим от конкретной системы отсчёта.

В большинстве разделов физики сами свойства физического пространства (размерность, неограниченность и т. п.) никак не зависят от присутствия или отсутствия материальных тел. В общей теории относительности оказывается, что материальные тела модифицируют свойства пространства, а точнее, пространства-времени, «искривляют» пространство-время.

В обычном понимании время существенно  отличается от пространства. В некотором  смысле время – это самый элементарный аспект повседневного опыта человека. Оно непосредственно доступно нашему сознанию и формирует наши ощущения, взгляды и язык. Информацию о пространстве можно получить с помощью приборов и внешних органов чувств. Для получения же информации о времени наше «я» располагает добавочным «черным ходом», заключенным в нас самих.

 

Структура, которую мы ощущаем, может быть охарактеризована как некий поток, переход из прошлого в будущее, переносящий наш сознательный опыт из одного момента «теперь» в другой. В житейском понимании пространство пусто, но время исполнено действия.

И опять научное представление о времени в корне отличается от обычного, повседневного. Математические описания пространства и времени оказываются очень похожими.

Вре́мя – мера существования материальных живых существ, неживой материи и взаимоотношений между ними. Термином «время» обозначают также совокупность эффектов производимых Законом Причинности, объективно действующим в нашем мире. Суть этих эффектов заключается в изменении Будущего (следствия) относительно Прошлого (причины).

Слово «время» имеет также несколько значений:

1. Одна из форм (наряду с пространством) существования бесконечно развивающейся материи - последовательная смена её явлений и состояний.

2. Продолжительность, длительность чего-либо, измеряемая секундами, минутами, часами.

3. Промежуток той или иной длительности, в который совершается что-либо, последовательная смена часов, дней, лет.

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.

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, правда, в отличие от пространственных координат, она обладает противоположной  сигнатурой. «Скорость течения времени» становится понятием «субъективным», зависящим от системы отсчёта.

С современной точки  зрения различие между прошлым и  будущим является принципиальным. Информация переносится из прошлого в будущее, но не наоборот.

Одна из наиболее непостижимых загадок физики состоит в том, что элементарное сознательное восприятие времени – поток, или перемещение момента «теперь», - не имеет места в физическом описании объективного мира. Обусловлено ли это недостатками самой физики, которая не уделяет достаточного внимания роли сознательного «я» во Вселенной, или же течение времени представляет собой иллюзию, совершенно не ясно. Но взаимодействие физического мира ученого и метафизического мира нашего «я» приводит к некоторым странным и весьма сложным противоречиям.

В действительности пространство и время – это две стороны  одной единственной структуры, именуемой «пространство-время». Простра́нство-вре́мя — физическая модель, дополняющая пространство временны́м измерением и, таким образом, создающая новую теоретико-физическую конструкцию, которая называется пространственно-временным континуумом. В соответствии с теорией относительности, Вселенная имеет три пространственных измерения и одно временное измерение.

Пространство и время  представляют собой формы, выражающие определенные способы координации  материальных объектов и их состояний. Содержанием этих форм является движущаяся материя, материальные процессы, и именно особенности и характер последних должны определять их основные свойства. В этом отношении диалектика нацеливала науку на поиски зависимости между определенными свойствами пространства и времени и сопутствующими материальными процессами, которые их определяют.

 Кроме того, наличие  у пространства и времени единого  содержания — движущейся материи  — указывает и на взаимосвязь  между самим пространством и  временем, на невозможность их  существования абсолютно независимо друг от друга.

Пространство и время, являясь формами существования  материи, вне которых нет ни событий, ни явлений, ни предметов, реальны и  объективны. Общие свойства, характеризующие пространство и время, вытекают из их характеристик как основных, коренных форм существования материи. К свойствам пространства относятся протяженность, однородность и изотропность, трехмерность. Время обычно характеризуется такими свойствами, как длительность, одномерность, необратимость, однородность.

Понятие многомерного пространства является чисто математическим понятием, которое  может быть использовано для описания взаимосвязи различного рода физических величин, характеризующих реальные процессы. Если же речь идет о фиксации события в реальном физическом пространстве, то при использовании любой системы координат трех измерений всегда будет достаточно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Развитие взглядов на пространство и время от античности до Ньютона.

 

Понятие времени возникло на основе восприятия человеком смены событий, предоставленной смены состояний предметов и круговорота различных процессов. Естественнонаучные представления о пространстве и времени прошли длинный путь становления и развития. Самые первые из них возникли из очевидного существования в природе и в первую очередь в макромире твердых физических тел, занимающих определенный объем. Рациональные идеи, согласующиеся с сегодняшними представлениями о времени – пространстве можно найти в учениях почти всех античных мыслителей. Так уже в учении Гераклита центральное место занимает идея всеобщего изменения – в ту же реку вступаем и не вступаем.

Атомистическая  доктрина  была развита материалистами Древней  Греции Левкиппом и Демокритом и  во многом предвосхитила фундаментальные открытия ученых прошлого века. Согласно, этой доктрины, 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. Атомы не возникают и  не уничтожаются,  их вечность проистекает из отсутствия начала у времени. По Демокриту атомы  физически неделимы в силу плотности и отсутствия в них пустоты. Сама  же  концепция  была  основана  на атомах, которые  в сочетании с пустотой образуют всё содержание реального мира. В основе этих атомов лежат амеры (пространственный  минимум материи). Отсутствие у амеров частей служит критерием математической неделимости. Атомы не распадаются на амеры, а последние не существуют в свободном состоянии. Это совпадает с представлениями современной физики о кварках. Характеризуя систему Демокрита как теорию структурных уровней материи  -  физического (атомы и пустота) и  математического (амеры),  мы сталкиваемся с   двумя  пространствами:  непрерывное физическое пространство как вместилище и математическое пространство, основанное на амерах как масштабных единицах протяжения материи.

В соответствии с атомистической концепцией пространства у Демокрита  сложились представления о природе  времени и движения. В дальнейшем   они были развиты Эпикуром в стройную систему. Эпикур рассматривал свойства  механического движения исходя из дискретного характера пространства и  времени. 

  Аристотель начинает анализ с общего вопроса о существовании времени,  затем трансформирует его в вопрос о существовании делимого времени. Дальнейший  анализ  времени ведётся Аристотелем уже 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 движение. В  такой модели времени впервые реализована реляционная концепция. 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.

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, просуществовавшую более двух тысячелетий.