В самом широком смысле под пространством и временем понимаются общие формы координации материальных объектов и их состояний.
В науке исторически сложились две концепции в понимании пространства и времени:
1. Субстанциальная концепция (Р. Декарт, И. Ньютон): пространство и время – нечто самостоятельно существующее наряду с материей, как ее пустые вместилища. Пространство – чистая протяженность, время – чистая длительность, в которые как бы «погружены», «помещены» материальные объекты.
2. Реляционная концепция (Аристотель, Г. Лейбниц): пространство и время – не особые субстанциальные сущности, а формы существования материальных объектов. Пространство выражает сосуществование объектов, а время – последовательность их состояний.
Пространство и время в классической физике.
1. Пространство
1.1 абсолютно, т.е. не зависит от явлений, протекающих в нем, его свойства неизменны. Абсолютное пространство по своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным;
|
|
1.2 однородно, т.е. все точки пространства совершенно одинаковы, нет выделенных точек пространства, отличающихся друг от друга, события и процессы не зависят от точек пространства;
1.3 изотропно, что означает равноправность всех направлений в пространстве, т.е. в нем нет каких-либо преимущественных направлений с точки зрения протекания процессов;
1.4 евклидово, т.е. трехмерно.
2. Время
2.1 абсолютно, т.е. не зависит от явлений, протекающих в нем, его свойства неизменны. Абсолютное, истинное математическое время само по себе и своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью;
2.2 однородно, т.е. время равномерно, одинаково течет все время, нет выделенных моментов, на события не влияет момент времени;
2.3 одномерно.
2.4 Пространство и время характеризуется отсутствием меток: в пространстве и времени нет обозначений удаленности в пространстве и времени. Человеку приходится вводить их искусственно. В однородном без меток пространстве и времени невозможно определить, перемещается данное тело или нет. Поэтому в механике изучается изменение положения одних тел относительно других в пространстве и времени.
Пространство и время в теории относительности А. Эйнштейна.
Специальная теория относительности (СТО), 1905 г.
1. Установила, что абсолютной одновременности событий, происходящих в разных системах, т.е. в разных условиях движения, не может быть, ибо не существует единого всегда и везде равномерного потока времени, что эта одновременность носит относительный характер;
|
|
2. доказала, что пространственные и временные характеристики в различных соотносительных материальных системах отсчета будут различными. Эти изменения зависят от скорости относительного движения тел. По мере возрастания скорости движения длина движущегося тела в направлении движения сокращается и течение времени замедляется (релятивистское замедление времени);
3. установила зависимости пространственных и временных характеристик от движущихся относительно друг друга материальных систем;
4. установила органическую связь пространства и времени, связав их в единое целое – пространственно-временной континуум.
Общая теория относительности (ОТО), 1916 г.
1. Доказала еще большую непосредственную зависимость свойств пространства-времени от движущейся материи, в частности от концентрации и движения материальных масс;
2. установила, что отклонение реальных свойств пространства от евклидовых («кривизна» пространства), а также изменение ритма течения времени обусловливаются материальными массами, полями тяготения. При наличии сильных полей тяготения искривление пространства увеличивается, а ход времени замедляется;
3. пространство-время является выражением наиболее общих отношений материальных объектов и вне материи существовать не может;
4. пространство и время – не самостоятельные субстанции, а формы существования единственной субстанции – материи.
План семинара
1. Эволюция представлений о пространстве и времени.
2. Субстанциальная и реляционная концепции пространства и времени.
3. Пространство и время в теории относительности.
4. Пространство и время в микро-, макро- и мегамире.
Примерные вопросы для повторения и самопроверки
1. Как рассматривались понятия пространства и времени в классической механике?
2. Как изменяется характер времени в движущейся и покоящейся инерциальных системах? Объясните, исходя из этого, парадокс близнецов.
3. К каким новым философским выводам о природе пространства и времени приводит теория относительности?
4. Какие существуют альтернативные современные научные концепции пространства и времени?