21. Концепция
пространства и времени в физике.
Пространство
и время традиционно рассматривались
в философии и науке как
основные формы существования материи,
ответственные за расположение отдельных
элементов материи друг относительно
друга и за закономерную координацию
сменяющих друг друга событий.В классической
физике пространство и время рассматриваются
независимо друг от друга. Пространство
рассматривается как некая абсолютная
пустота с неизменными свойствами, которая
является вместилищем материи, а время
- как параметр, входящий в законы, описывающие
различные изменения в расположении этой
материи и взаимные переходы одних форм
материи в другие; параметр, который позволяет
определенным образом упорядочить эти
изменения, позволяет отличать причину
и следствие. Фундаментальные свойства
окружающего нас пространства и времени:
Первое, о чем нужно сказать, рассматривая
свойства пространства,- это его трехмерность.
Наше пространство, то пространство в
котором мы реально живем, является трехмерным,
т. е. для исчерпывающего и однозначного
описания положения тел в пространстве
или их формы всегда необходимо знать
три независимых друг от друга величины
(три координаты, три “размера” - ширину,
высоту и длину и т.д.).Вторым фундаментальным
свойством нашего пространства является
его однородность. Однородность пространства
означает, что в какой бы его точке мы не
находились, свойства пространства везде
будут одинаковыми. Если бы наше пространство
было неоднородным, то науки как таковой,
по-видимому, не существовало, потому что
для каждой точки пространства одни и
те же законы природы имели бы свой, не
похожий на другие, вид. Не менее важным
свойством нашего пространства является
его изотропность. Изотропность пространства
означает, что его свойства не зависят
от направления. Понять это можно из следующего
примера: в какую бы сторону не двигался
автомобиль - на север или на юг, на запад
или на восток - его ускорение всегда будет
определяться только его массой и силой
тяги двигателя, как того требует второй
закон Ньютона, который во всех этих случаях
будет иметь одинаковый вид. Пространство
и время непрерывны. Следствием этого
является непрерывность и гладкость тех
функций, которые используются в естествознании
для описания различных явлений Природы.
Эти функции дифференцируемы и интегрируемы.Время,
в отличие от пространства, является одномерным
(чтобы ориентироваться во времени нам
нужны только одни часы). Также, как и пространство
оно является однородным (скорость протекания
времени, например, считается одной и той
же сегодня и год назад, и в любой другой
момент на оси времени, который мы можем
выбрать). Несколько более сложным является
вопрос об изотропности времени. Дело
в том, что законы ньютоновской механики,
являются обратимыми, т.е. их вид не изменяется,
при замене знака времени на противоположный.
Это означает, что по отношению к законам
классической механики два возможных
направления времени - из прошлого в будущее
и из будущего в прошлое - оказываются
равноправными и одинаково возможными.
То есть время изотропно по отношению
к законам классической механики. В природе
реализуется только одно направление
времени - из прошлого в будущее. Причины
этой неизотропности времени кроются
в самом устройстве нашего Мира и тесно
связаны с такими понятиями, как случай,
вероятность, энтропия.