Пространство и время кратко история 9 класс
Обновлено: 30.06.2024
Концепция пространства и времени в естествознании Подготовила: Васильева Марина Викторовна 9 класс 2009 год МОУ СОШ 13.
Похожие презентации
Презентация на тему: " Пространство и время" — Транскрипт:
1 Концепция пространства и времени в естествознании
2 План 1. Из истории представлений о пространстве и времени 1. Из истории представлений о пространстве и времени 2. Современные представления о пространстве и времени 2. Современные представления о пространстве и времени 3. Научная революция века и ее влияние на концепцию пространства и времени 3. Научная революция века и ее влияние на концепцию пространства и времени
3 Представления древних о пространстве Конечность Конечность Асимметричность (выделенные места и направления: центр-край, верх-низ) Асимметричность (выделенные места и направления: центр-край, верх-низ) Слоистость, региональность: выделение слоев, сфер, регионов (подземный и земной мир, подлунный и надлунный мир, сфера звезд) Слоистость, региональность: выделение слоев, сфер, регионов (подземный и земной мир, подлунный и надлунный мир, сфера звезд)
4 Представления древних о времени Цикличность Цикличность Стадиальность (рождение, детство, юность, зрелость, старость, смерть) Стадиальность (рождение, детство, юность, зрелость, старость, смерть) Событийность: мера времени как число событий Событийность: мера времени как число событий
5 Идея пустоты Античный атомизм (Левкипп, Демокрит): есть бесконечная пустота, в которой движутся атомы Античный атомизм (Левкипп, Демокрит): есть бесконечная пустота, в которой движутся атомы
6 Две основные концепции пространства и времени Субстанциальная: пространство и время абсолютны, не зависят от вещей и события, представляют отдельные сущности, огромные вместилища (Ньютон). Если все исчезнет, пространство и время останутся Субстанциальная: пространство и время абсолютны, не зависят от вещей и события, представляют отдельные сущности, огромные вместилища (Ньютон). Если все исчезнет, пространство и время останутся Атрибутивная: пространство и время есть отношения вещей и событий, с исчезновением вещей и событий исчезнут и пространство, время (Лейбниц) Атрибутивная: пространство и время есть отношения вещей и событий, с исчезновением вещей и событий исчезнут и пространство, время (Лейбниц)
7 Современные представления о пространстве и времени
8 Симметрия Симметрия – инвариантность в преобразованиях Симметрия – инвариантность в преобразованиях
9 Симметрии пространства и времени Однородность: одинаковость во всех точках Однородность: одинаковость во всех точках Изотропность: одинаковость всех направлений Изотропность: одинаковость всех направлений
10 Мерность 3-мерность пространства: нужно три величины (длина, ширина и высота), чтобы определить положение точки в пространстве 3-мерность пространства: нужно три величины (длина, ширина и высота), чтобы определить положение точки в пространстве 1-мерность времени: нужно одно число, чтобы определить момент события во времени 1-мерность времени: нужно одно число, чтобы определить момент события во времени А х у z tt0t0
11 Непрерывность Непрерывность пространства: пространство делимо до бесконечности Непрерывность пространства: пространство делимо до бесконечности Непрерывность времени: время содержит сколь угодно малые интервалы Непрерывность времени: время содержит сколь угодно малые интервалы
12 Бесконечность Бесконечность пространства: можно выйти за границы любой, сколь угодно большой области пространства Бесконечность пространства: можно выйти за границы любой, сколь угодно большой области пространства Бесконечность времени (вечность): у времени нет ни начала, ни конца Бесконечность времени (вечность): у времени нет ни начала, ни конца
13 Научная революция века и ее влияние на концепцию пространства и времени
14 Теория поля Концепция дальнодействия: мгновенное распространение взаимодействий в пространстве на любых расстояниях Концепция дальнодействия: мгновенное распространение взаимодействий в пространстве на любых расстояниях Концепция близкодействия: распространение взаимодействий с конечной скоростью в пространстве (концепция поля) Концепция близкодействия: распространение взаимодействий с конечной скоростью в пространстве (концепция поля)
15 Теория относительности Взаимопереход пространства и времени, концепция 4-мерного пространства-времени Взаимопереход пространства и времени, концепция 4-мерного пространства-времени Зависимость свойств пространства-времени от движения объектов (замедление времени, сокращение длины, относительность одновременности) Зависимость свойств пространства-времени от движения объектов (замедление времени, сокращение длины, относительность одновременности) Возрождение атрибутивной концепции пространства и времени Возрождение атрибутивной концепции пространства и времени
16 Квантовая механика Идея дискретности: квантование физических величин, в том числе пространства и времени, существование минимального расстояния и интервала времени Идея дискретности: квантование физических величин, в том числе пространства и времени, существование минимального расстояния и интервала времени Дополнительность: пространство-скорость и время-энергия Дополнительность: пространство-скорость и время-энергия
17 Локальные пространства и времена Биологическое пространство и время: наличие внутренней среды организма, свое время, изменение темпа времени, асимметрия биологического пространства (L-изомеры) Биологическое пространство и время: наличие внутренней среды организма, свое время, изменение темпа времени, асимметрия биологического пространства (L-изомеры)
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.
Пространство и время – фундаментальные категории современного естествознания. Физические, биологические, географические и другие величины непосредственно или опосредованно связаны с пространственно-временными характеристиками объектов. Проблемы пространства и времени во многом решаются в рамках господствующей в конкретную эпоху парадигмы. Картинам мира разных исторических эпох с присущими им культурами соответствовали свои пространственно-временные представления. Более того, выбор самих моделей пространства и времени зависит от конкретных целей и масштабов, в которых существует изучаемое явление или объект.
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.
Диалектический материализм исходит из того, что "в мире нет ничего, кроме движущейся материи, и движущаяся материя не может двигаться иначе, как в пространстве и во времени". Пространство и время, здесь выступают в качестве фундаментальных форм существования материи. Классическая физика рассматривала пространственно - временной континуум как универсальную арену динамики физических объектов. В прошлом веке представители неклассической физики (физики элементарных частиц, квантовой физики и др.) выдвинули новые представления о пространстве и времени, неразрывно связав эти категории между собой. Возникли самые разные концепции: согласно одним, в мире вообще ничего нет, кроме пустого искривленного пространства, а физические объекты являются только проявлениями этого пространства. Другие концепции утверждают, что пространство и время присущи лишь макроскопическим объектам. Наряду с интерпретацией времени – пространства философией физики существуют многочисленные теории философов, придерживающихся идеалистических взглядов, так Анри Бергсон утверждал, что время может быть познано только нерациональной интуицией, а научные концепции, представляющие время, как имеющее какое-либо направление, неверно интерпретируют реальность.
Начинать исследование целесообразно с представлений античной натурфилософии, анализируя затем весь процесс развития пространственно - временных представлений вплоть до наших дней.
Целью данного реферата является рассмотрение и изучение современных представлений о пространстве и времени.
В соответствии с поставленной целью в работе предполагается решить следующие задачи :
- рассмотреть представления о пространстве;
- изучить представления о времени.
Понятие пространства
В обыденном восприятии под пространством понимают некую протяженную пустоту, в которой могут находиться какие-либо предметы. Однако между небесными телами есть некоторое количество вещества, да и физический вакуум содержит виртуальные частицы. В науке пространство рассматривается как физическая сущность, обладающая конкретными свойствами и структурой.
Пространство – характеристика протяженности материальных объектов и процессов. Количественным выражением пространства является расстояние, которое в системе единиц СИ измеряется в метрах.
Абсолютность пространства означает его независимость от материи (также от движения и времени). То есть по классическим представлениям пространство служит вместилищем материи.
Однородность пространства означает, что во всех его точках физические свойства пространства одинаковы.
Непрерывность пространства означает, что какой бы малый объем
его мы не выделяли, оно не исчезает, а остается.
Современные концепции о физических свойствах пространства оказываются диаметрально противоположны классическим концепциям:
- пространство неоднородно, т.е. его физические свойства различаются в разных точка;
- пространство дискретно, т.е. перестает существовать ниже некоторой малой длины, так называемого кванта пространства.
Пространство имеет свои геометрические характеристики. Точки зрения классических концепций: пространство трехмерно, двунаправлено и неевклидово.
Мерность пространства означает число независимых координат, необходимых и достаточных для точного задания положения материальной точки.
Двунаправленность пространства означает, что положительные и отрицательные направления осей координат равноправны.
Евклидовость пространства означает, что для него выполняются правила Евклида – математика эпохи эллинизма. По современным концепциям естествознания классические геометрические характеристики пространства, если и выполняются, то приблизительно (неевклидово).
Специфическими пространственным свойствами являются:
1. Конкретные пространственные формы и размеры тел, их положение по отношению друг к другу, скорость перемещения.
2. Наличие у них внутренней симметрии или асимметрии. Различные виды симметрии свойственны макромиру и микромиру, являясь фундаментальным свойством неживой природы. Живому веществу присуще свойство пространственной асимметрии, которым обладает уже молекула живого вещества.
3. Изотропность и однородность 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 в структуре вещественных тел проявляется анизотропия в распределении сил связи. Они расщепляются в одних направлениях лучше, чем в других. Точно так же полная однородность, свойственная лишь абстрактному евклидовому пространству, является идеализацией. Реальное пространство материальных систем неоднородно, различается метрикой и значениями кривизны в зависимости от распределения тяготеющих масс.
Понятие времени
Время – характеристика продолжительности материальных процессов. Количественным выражением такой характеристики является промежуток времени, который в системе СИ измеряется в секундах.
На протяжении истории естествознания представления ученых о времени изменялось. Платоновская концепция времени во многом близка к современной.
Современные концепции о физических свойствах времени противоположны классическим представлениям:
- время неоднородно, т.е в разных точках пространства течет по-разному.
- время дискретно, т.е. перестает существовать для промежутка времени, меньшего некой предельно малой величины, так называемого кванта времени.
Геометрические характеристики времени:
Свойство одномерности времени означает, что для его задания (описания промежутка времени) достаточно одной числовой оси – хронологической. Начало отсчета может быть задано произвольно, масштаб тоже (в годах, веках).
Свойство однонаправленности означает, что время течет в одном направлении - из прошлого в будущее.
Специфическими свойствами времени являются:
1. Конкретная длительность существования материальных систем от их возникновения до распада, ритмы процессов в них, соотношение между циклами изменений.
2. Скорость протекания процессов, темпы развития и соотношение между ними на разных этапах эволюции. С увеличением скорости движения тел и в мощных полях тяготения происходит относительное замедление всех процессов в телах, их собственное время как бы сокращается по отношению ко времени внешних систем.
Конечность скорости распространения взаимодействий обусловливает относительность одновременности в различных системах. События, одновременные в одной системе, могут быть неодновременными по отношению к другой системе, движущейся относительно первой. Все это приводит к тому, что во Вселенной отсутствует единое время, как и одно единое пространство. Каждая относительно меньшая материальная система существует и движется в пространстве и во времени большей системы, и между ними существует двусторонняя взаимосвязь.
Пространство-время — физическая модель , дополняющая пространс тво равноправным временным измерением и, таким образом, создающая новую теоретико-физическую конструкцию, которая называется пространственно-временным континуумом. В соответствии с теорией относител ьности , Вселенная имеет три пространственных измерения и одно временное измерение. Пространство-время неразрывно.
В контексте теории относительности время неотделимо от трех пространственных измерений и зависит от скорости наблюдателя.
Концепция пространства-времени сыграла исторически ключевую роль в создании геометрической теории гравитации. В рамках общей теории отн осительности гравитационное поле сводится к проявлениям геометрии четырехмерного пространства-времени, которое в этой теории не является плоским (гравитационный потенциал в ней отождествлен с метрикой пространства-времени).
Количество измерений, необходимых для описания Вселенной, окончательно не определено.
Первый развёрнутый вариант модели естественного объединения пространства и времени, пространство Минковского , был создан Германом Минковским в 1908 году на основе специальной теории относительности Эйнштейна , а несколько ранее (в 1905 году ), существенное продвижение на этом пути сделал Анри Пуанкаре , заложивший основы четырехмерного пространственно-временного формализма.
Пространство и время в античной философии
Для того, чтобы узнать современные представления о пространстве и времени, прежде всего, следует узнать, как представляли его в античной философии.
Рациональные идеи, согласующиеся с сегодняшними представлениями о времени и пространстве можно найти в учениях почти всех античных мыслителей. Так в учении Гераклита центральное место занимает идея всеобщего изменения – в одну реку нельзя войти дважды. Атомизм Демокрита и система Аристотеля – две наиболее полные античные доктрины о пространстве и времени.
Демокрит во многом предвосхитил фундаментальные открытия ученых прошлого века. Он сказал, что 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. По Демокриту атомы физически неделимы. Они не возникают и не уничтожаются, их вечность проистекает из отсутствия начала у времени. Атомы двигаются в пустоте. Атомы в сочетании с пустотой образуют всё содержание реального мира. В основе атомов лежат амеры. Отсутствие у амеров частей служит критерием математической неделимости. Атомы не распадаются на амеры, а последние не существуют в свободном состоянии.
Характеризуя систему Демокрита как теорию структурных уровней материи - физического (атомы и пустота) и математического (амеры), мы сталкиваемся с двумя пространствами: непрерывное физическое пространство и математическое пространство, основанное на амерах. У Демокрита сложились представления о природе времени и движения. Они были развиты Эпикуром в стройную систему. Эпикур рассматривал свойства механического движения исходя из дискретного характера пространства и времени. Например, он сказал, что все атомы движутся с одинаковой скоростью.
Дальнейший анализ времени ведётся Аристотелем 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 и само движение. В такой модели времени впервые реализована реляционная концепция.
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. Она просуществовала более двух тысячелетий.
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.
Специальная теория относительности, созданная в 1905 г. А. Эйнштейном, стала результатом обобщения и синтеза классической механики Галелея - Ньютона и электродинамики Максвелла - Лоренца. “Она описывает законы всех физических процессов при скоростях движения, близких к скорости света, но без учета поля тяготения. При уменьшении скоростей движения она сводится к классической механике, которая, таким образом, оказывается ее частным случаем”.
Исходным пунктом этой теории стал принцип относительности. Классический принцип относительности был сформулирован еще Г. Галилеем: “Если законы механики справедливы в одной системе координат, то они справедливы и в любой другой системе, движущейся прямолинейно и равномерно относительно первой”. Такие системы называются инерциальными, поскольку движение в них подчиняется закону инерции, гласящему: “Всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если только оно не вынуждено изменить его под влиянием движущихся сил”.
Галилей разъяснял это положение различными наглядными примерами. Представим путешественника в закрытой каюте спокойно плывущего корабля. Он не замечает никаких признаков движения. Если в каюте летают мухи, они отнюдь не скапливаются у задней стенки, а спокойно летают по всему объему. Если подбросить мячик прямо вверх, он упадет прямо вниз, а не отстанет от корабля, не упадет ближе к корме. Из принципа относительности следует, что между покоем и движением - есть оно равномерно и прямолинейно - нет никакой принципиальной разницы. Разница только в точке зрения. Например, путешественник в каюте корабля с полным основанием считает, что книга, лежащая на его столе, покоится. Но человек на берегу видит, что корабль плывет, и он имеет все основания считать, что книга движется и притом с той же скоростью, что и корабль. Так движется на самом деле книга или нет? На этот вопрос, очевидно, нельзя ответить просто “да” или “нет”. Спор между путешественником и человеком на берегу был бы пустой тратой времени, если бы каждый из них отстаивал только свою точку зрения и отрицал точку зрения партнера. Они оба правы, и чтобы согласовать позиции, им нужно только признать, что книга покоится относительно корабля и движется относительно берега вместе с кораблем. Таким образом, слово “относительно” в названии принципа Галилея не скрывает в себе ничего особенного. Оно не имеет никакого иного смысла, кроме того, который мы вкладываем в движение о том, что движение или покой - всегда движение или покой относительно чего-то, что служит нам системой отсчета. Это, конечно, не означает, что между покоем и равномерным движением нет никакой разницы. Но понятие покоя и движения приобретают смысл лишь тогда, когда указана точка отсчета.
Если классический принцип относительности утверждал инвариантность законов механики во всех инерциальных системах отсчета, то в специальной теории относительности данный принцип был распространен также на законы электродинамики, а общая теория относительности утверждала инвариантность законов природы в любых системах отсчета, как инерциальных, так и неинерциальных. Неинерциальными называются системы отсчета, движущиеся с замедлением или ускорением.
В соответствии со специальной теорией относительности, которая объединяет пространство и время в единый четырехмерный пространственно-временной континуум, пространственно - временные свойства тел зависят от скорости их движения. Пространственные размеры сокращаются в направлении движения при приближении скорости тел к скорости света в вакууме (300 000 км/с), временные процессы замедляются в быстродвижущихся системах, масса тела увеличивается.
Находясь в сопутствующей системе отсчета, то есть, двигаясь параллельно и на одинаковом расстоянии от измеряемой системы, нельзя заметить эти эффекты, которые называются релятивистскими, так как все используемые при измерениях пространственные масштабы и части будут меняться точно таким же образом. Согласно принципу относительности, все процессы в инерциальных системах отсчета протекают одинаково. Но если система является неинерциальной, то релятивистские эффекты можно заметить и изменить. Так, если воображаемый релятивистский корабль типа фотонной ракеты отправится к далеким звездам, то после возвращения его на Землю времени в системе корабля пройдет существенно меньше, чем на Земле, и это различие будет тем больше, чем дальше совершается полет, а скорость корабля будет ближе к скорости света. Разница может измеряться даже сотнями и тысячами лет, в результате чего экипаж корабля сразу перенесется в близкое или отдаленное будущее, минуя промежуточное время, поскольку ракета вместе с экипажем выпала из хода развития на Земле.
Пространство и время – важнейшие атрибуты бытия. В мире нет материальных систем, не обладающих пространственно временными свойствами. Пространство характеризует протяженность, структурность, сосуществование и взаимодействие элементов во всех материальных системах. Время – форма бытия материи, выражающая длительность ее существования, последовательность смены состояний в изменении и развитии материальных систем.
В истории философии существуют различные концепции пространства и времени. Их можно разбить на два больших класса: субстанциальные и реляционные. Субстанциальная концепция рассматривает пространство и время как особые сущности, которые существуют сами по себе, независимо от материальных объектов. Они служат вместилищами, в которых находятся объекты и разворачиваются процессы. При этом пространство и время могут существовать независимо от объектов и процессов.
Реляционная концепция (Лейбниц) заключается в том, что пространство и время – это особые отношения между объектами и процессами и вне них не существуют.
Достижения современной науки свидетельствуют о предпочтении реляционного подхода к пониманию пространства и времени. Например, теория относительности, в которой раскрывается неразрывная связь пространства и времени как единой формы существования материи (пространство – время), единство пространственно-временной и причинно-следственной структуры мира, относительность пространственно-временных характеристик объектов.
Свойства пространства: протяженность, трехмерность, симметрия и асимметрия, внешняя форма и размер, местоположение, распределение вещества и поля, граница, отделяющая их от других систем.
Свойства времени: длительность, неразрывная связь с движением систем, а также с пространством.
К всеобщим свойствам пространства и времени относятся: объективность, зависимость от движущихся систем, прерывность и непрерывность, бесконечность (времени) и безграничность (пространства).
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
2.5. Пространство и время
2.5. Пространство и время Объект со стороны явления кроме качественных и количественных характеризуется пространственно-временными моментами.В истории философии и науки продолжительное время ведущей была метафизическая концепция пространства и времени, в которой
4. Пространство и время
4. Пространство и время Понятие пространства и времениДля обыденно-житейских представлений пространство и время — нечто привычное, известное и даже в какой-то мере очевидное. Но если задуматься над тем, что же все-таки такое пространство и время, то возникают сложные
Пространство-время
Пространство-время То, что пространство и время не являются абсолютными, полностью независимыми друг от друга категориями, нам известно благодаря теории относительности, объединившей их в единое четырехмерное пространство-время. Однако представляется, что это единство
Пространство и время
Пространство и время Пространство и время – важнейшие атрибуты бытия. В мире нет материальных систем, не обладающих пространственно временными свойствами. Пространство характеризует протяженность, структурность, сосуществование и взаимодействие элементов во всех
2. Движение. Пространство и время
2. Движение. Пространство и время Исходные положения диалектической и метафизической концепций движения были сформулированы еще в античной философии. Истоки диалектической концепции движения восходят к Гераклиту. Как отмечал Ф. Энгельс, «первоначальный, наивный, но по
4. Пространство и время
4. Пространство и время Чтобы полнее осветить суть философского понимания пространства и времени – важнейших феноменов человеческой культуры и сущностных характеристик нашего индивидуального существования, необходимо кратко проанализировать те представления о них,
ДВИЖЕНИЕ, ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ
ДВИЖЕНИЕ, ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ Движение:это все изменения и процессы во Вселенной. Это всякий процесс изменения и перехода из одного состояния в другое.Оно делится на материальное движение и идеальное.Материальное движение — это все изменения происходящие в
Пространство и время
Пространство и время Чему могут нас научить, спрашивал Кант, эти, сбивающие нас с толку, антиномии? Его ответ гласит: наши представления о пространстве и времени неприменимы к миру как целому. Представления о пространстве и времени применимы, разумеется, к обычным
5. ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ
5. ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ Признавая существование объективной реальности, т.е. движущейся материи, независимо от нашего сознания, материализм неизбежно должен признавать также объективную реальность времени и пространства, в отличие, прежде всего, от кантианства, которое
Глава 12. ПРОСТРАНСТВО-ВРЕМЯ
Глава 12. ПРОСТРАНСТВО-ВРЕМЯ Современная физика самым драматическим образом подтвердила одно из основных положений восточного мистицизма, смысл которого заключается в том, что все используемые нами для описания природы понятия ограничены, что они являются не свойствами
9. Пространство и время
9. Пространство и время Понятия пространства и времени. Все тела имеют определенную протяженность — длину, ширину, высоту. Они различным образом расположены друг относительно друга, составляют части той или иной системы. Пространство есть форма координации
Пространство и время
Пространство и время Время есть величайшая иллюзия. Оно есть только внутренняя призма, через которую мы разлагаем бытие и жизнь. Анри Фредерик Амиель Первичность категорий триединства: материя, информация и мера означает, что категории пространство и время являются
Пространство и время
Пространство и время Есть ли Сознание в физическом пространстве между вами и мной?Все, что есть, — это Сознание. Вы и я являемся просто объектами, спроецированными в этом пространстве. Все, что есть, это Сознание. Пространство и время — это просто концепции, механизм для
![Пространство и время [30.09.13]](https://studrb.ru/files/works_screen/1/51/63.jpg)
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1. Сущностные характеристики пространства и времени с позиции современного научного познания 4
2. Межнаучный характер пространственно-временных представлений в современной науке 7
3. Значение понятий пространства и времени для естественных и гуманитарных наук 9
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 12
Список использованной литературы 13
В обыденной жизни мы постоянно сталкиваемся с понятием пространства и времени, для нас это нечто привычное, известное и даже к какой-то мере очевидное. Однако в истории философии и естествознания напряженно обсуждались сложные вопросы, которые возникали вместе с попытками понять значение этих понятий.
Современную естественнонаучную картину мира нельзя представить без объяснения таких его атрибутов, как пространство и время. Любое движение предполагает так или иначе понимаемое изменение положения в пространстве, осуществляющееся в так или иначе понимаемом времени. Несмотря на кажущуюся очевидность данных понятий, они принадлежат к числу одних из самых сложных характеристик материи.
Цель работы – проследить взаимосвязь между понятиями современной физики (пространство и время), показать различные представления о сущности данных понятий, выявить их основные характеристики и показать значение этих понятий для современных наук.
1. СУЩНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ С ПОЗИЦИИ СОВРЕМЕННОГО НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ
Исследования характеристик пространства и времени целесообразно начать с их определений.
ПРОСТРАНСТВО – 1. Одна из форм (наряду со временем) существования бесконечно развивающейся материи, характеризующаяся протяженностью и объемом. Вне времени и пространства нет движения материи. 2. Протяженность, место, не ограниченное видимыми пределами.
ВРЕМЯ – 1. Одна из форм (наряду с пространством) существования бесконечно развивающейся материи последовательная смена ее явлений и состояний. 2. Продолжительность, длительность чего-н., измеряемая секундами, минутами, часами.
ПРОСТРА́НСТВО-ВРЕ́МЯ — это физическая модель, дополняющая пространство временным измерением и, таким образом, создающая новую теоретико-физическую конструкцию, которая называется пространственно-временным континуумом.
Если отвлечься от многообразных толкований пространства и времени на протяжении всей культурной эволюции человечества, а обратится только к истории естествознания, то можно будет выделить такие противоположные концепции - субстанциальную и реляционную. Согласно первой из них, существуют независимые от материи абсолютное пространство и время, в которых осуществляются уже собственно материальное событие и процессы. Абсолютное пространство и время - это чистая протяженность и чистая длительность, в которое помещены материальные объекты, они неизменны и постоянны. Можно убрать из пространства все тела, и все же пространство останется, а свойства его сохранятся. Тоже и со временем: оно течет одинаково во всей Вселенной, и это течение не от чего не зависит. Вторая концепция, была сформулирована в диалектическом материализме, а затем подтверждена теорией относительности Эйнштейна. Из такого понимания следует, что пространство и время, объективные свойства материи и как таковые всеобщи.
Основные характеристики пространства - протяженность, рядоположенность и сосуществование различных элементов - точек, отрезков, объемов, предполагают также возможность прибавления к каждому данному элементу некоторого следующего элемента, либо возможность уменьшения числа элементов.
Важным качеством пространства является протяженность. В природе нет объектов и явлений, лишённых размера. Отдельные объекты характеризуются протяжённостью и формой, которые определяются расстояниями между частями объекта и их ориентацией. Реальные вещи, тела и процессы объемны. Пространство характеризуется протяженностью, объемностью материальных объектов в их соотношении с другими образованиями. Она выражается в отношении "больше - меньше" - например, если один предмет более компактен и занимает меньше места (меньшее пространство), чем другой. Объемность или емкость - способность вмещать то или иное количество материи, делать его находящимся в своих пределах, границах, и представляет собой реальную пространственную протяженность. Протяженность - это нечто, прерывающее отношение взаимной зависимости, общности между двумя частями, создающее промежуток между ними по одному из трёх измерений (длине, ширине, высоте), делающее из целого отдельные части.
Другим важным свойством является то, что пространство непрерывно и вместе с тем прерывно (дискретно). Непрерывность пространства выражается в отсутствие перерывов, промежутков между его частями, в том, что между любыми двумя элементами всегда существует такой элемент протяженности, который соединяет оба первых в единую пространственную протяженность. Пространства не сводимо к сумме дискретных частей, обладает связностью, лишено каких бы то ни было разрывов. Но, обладая собственной непрерывностью, пространство заключает в себе дискретностные материальные объекты. Прерывность пространства заключается в том, что оно включает элементы, различающиеся по своим внутренним свойствам, по структуре, т.е. по своим качественным характеристикам. Условно две части пространства отделяются друг от друга поверхностью - наружной стороной, границей, отделяющей один объект (одну часть) от другого (другой части).
Еще одна характеристика пространства - бесконечность (безграничность), которая проявляется в том, что, как бы велики не были размеры объекта, всегда найдется такой объект большего размера, который будет включать в себя первый в качестве одного из своих элементов. Т.е. нигде и никогда мы не достигнем такой границы, которую можно считать пределом пространства.
К наиболее характерным свойствам пространства относится его трехмерность. Положение любого объекта может быть определено с помощью трех независимых величин. К специфическим свойством пространства относятся однородность и изотропность. Однородность пространства означает отсутствие в нем каких-либо выделенных точек, а изотропность — равноправность всех возможных направлений. Пространство обладает свойствами симметрии. Симметричность выражается в том, что объекты, расположенные в одной части пространства, могут являться зеркальным отражением объектов в другой части относительно определенной линии.
Однородность пространства состоит в равноправии всех его точек, в каждой точке пространства, в любом направлении и в любой момент времени законы физики действуют одинаково.
В отличие от пространства время является необратимым и одномерным, оно течет из прошлого в настоящее к будущему, нельзя возвратиться назад в прошлое через какую-либо точку и нельзя перескочить в будущее через какой-либо временной промежуток. Отсюда следует, что время составляет рамки для причинно-следственных связей.
Ещё время обладает такими свойствами, как длительность, асимметричность, однородность.
Теория относительности Эйнштейна вскрыла связь пространства и времени с движущейся материей и друг с другом. Фундаментальный вывод гласит: пространство и время вне материи не существуют.
2. МЕЖНАУЧНЫЙ ХАРАКТЕР ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ В СОВРЕМЕННОЙ НАУКЕ
Пространство и время обусловлены материей как форма своим содержанием, и потому каждый уровень движения материи обладает своей пространственно-временной структурой. Живые структуры также обладают особенными свойствами пространства и времени - их геометрия усложняется, изменяется и ритм времени. Здесь мы сталкиваемся с биологической характеристикой времени и пространства: все организмы имеют свои биологические часы.
Биологическое пространство и время характеризуют особенности пространственно-временных параметров органической материи: биологическое бытие человеческого индивида, смену видов растительных и животных организмов, их жизнь и смерть.
Одним из первых проблему биологического пространства и времени начал анализировать В.И. Вернадский. Специфику биологического пространства он связывал с важнейшим отличительным признаком живого - наличием асимметричности пространственной структуры органических молекул. Впервые свойство асимметрии органических молекул было обнаружено французским ученым, основателем научной микробиологии Луи Пастером. Развивая идеи Пастера, В.И. Вернадский представил молекулярную асимметрию как особое свойство пространства, связанное с жизнью.
Возникновению биологических объектов и связанного с ними биологического пространства-времени предшествовали определенные этапы эволюции пространственно-временных свойств неорганических объектов.
В современной космологии фактически общепризнанной считается концепция происхождения Вселенной из Большого Взрыва. Существуют три разновидности этой концепции. В одной из них гравитационное притяжение между медленно "разбегающимися" галактиками настолько сильно, что в какой-то момент оно заставляет их начать сближаться, вплоть до обратного сжатия (коллапса). Согласно другой, галактики "разбегаются" настолько быстро, что гравитационные силы никогда не смогут остановить их, и Вселенная будет расширяться бесконечно. И согласно третьей, гравитация близка к критическому значению, которое препятствует как бесконечному развертыванию Вселенной в пространстве, так и ее обратному сжатию (т.е. позволяет избежать его).
Как же в них решается вопрос о конечности или бесконечности пространства? В первой утверждается, что пространство конечно, но без границ, в двух других - оно бесконечно. Однако во всех них остается нерешенной проблема времени, которое "упирается" в момент Большого Взрыва. Означает ли факт взрыва начало времени, а факт сжатия - его конец? Ответ, предлагаемый учеными, но еще не нашедший своего подтверждения, таков: пространство и время "кончаются" в момент взрыва и сжатия, но кончаются только в известном нам на сегодня смысле. До взрыва и после предполагаемого сжатия существуют иные пространство и время, доселе неизвестные науке. Такой ответ, по сути, полностью совпадает с ответом, даваемым диалектическим материализмом, признающим неисчерпаемость материи и форм ее существования.
3. ЗНАЧЕНИЕ ПОНЯТИЙ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ ДЛЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ И ГУМАНИТАРНЫХ НАУК
Гуманитарное познание отличается от естественнонаучного познания мира критериями, интерес гуманитарного познания состоит не в точности познания, а в глубине проникновения.
Пространство и время интересовали человека всегда, о чем известно из философской и художественной литературы. Специфика познания пространства и времени в науках об обществе и человеке заключается в том, что обсуждение времени на гуманитарном уровне не рассматривает время в обязательном единстве с пространством. В отличие от естественнонаучной сферы, на гуманитарном уровне учитываются особенности существования времени в контексте человеческих поступков, его деятельности, истории.
Время является той фундаментальной осью мировых событий, представления о которой развиваются и закрепляются в культуре, специфицируясь в зависимости от содержания ее конкретных областей.
Мировоззренческий характер философии позволяет также переосмыслить эти процессы как с точки зрения науки, так и целостности культуры общества.
Итак, время есть производная его сознания; времени вне человека не существует; все изменения в мире - суть пространственные изменения состояний, и только человеческий разум приписывает изменениям еще один вектор - временной. Такое понимание времени является хоть и дискуссионным (как и любое другое современное понимание), но естественно ведет нас к пониманию времени через субъект культуры, возвращая его циклический, субъективный и в то же время коллективно-мифологический характер.
В современной науке используют понятия биологического, психологического и социального пространства и времени. Метрические (количественные) и топологические (качественные) свойства пространства и времени в таких объектах могут существенно отличаться.
Биологическое пространство и время характеризуют особенности пространственно-временных параметров органической материи. Биологическое время имеет ряд особенностей: если физическое время характеризуется как необратимое и однонаправленное, то биологическое время может быть обратимым и разнонаправленным; остановка или торможение внутреннего биологического времени жизни.
Психологическое пространство и время. Психическая регуляция движений и предметных действий индивида происходит не только на уровне внешнего физического пространства, но и на основе собственного пространства. Психологическое время – это восприятие времени у человека, которое связано с биологическим процессами, происходящими в организме, и с социальными явлениями.
Социальное пространство и время включает в себя рассмотрение взаимодействия пространства и времени как форм социальной жизни индивидов, исследование форм и отношений пространственно-временных связей внутри общества. Социальное время представляет собой определенный период, которым располагает любой социальный объект и общество, т.е. совокупное время существования и деятельности всех объектов общества. Социальное время обладает цикличностью, линейностью, обратимостью, направленностью изменений и развития общественных явлений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Вопрос о происхождении, сущности и основных свойствах пространства и времени остается открытым в современной науке. Чтобы проникнуть в смысл этих понятий, приходится много раз примерять их к различным вещам и ситуациям. Различные ученые по-разному трактуют как природу пространства и времени, так и их основные характеристики. До единодушия в этой области далеко. В какой-то мере примирить диаметрально противоположные взгляды в этой области помогут научные эксперименты, ведь то, что не доказано практически, в теории неизбежно будет вызывать разногласия. Остается надеяться на то, что последние научные достижения приоткроют завесу тайны над этой извечной проблемой. Ведь уяснение природы пространства и времени поможет в решении многих других вопросов современной науки, начиная от описания взаимодействия микрочастиц и заканчивая ответами на вопросы о происхождении Вселенной, а также возможной реализацией поистине фантастических проектов – путешествий во времени и создания новых вселенных.
Список использованной литературы
1. Концепции современного естествознания. Под ред. Лавриненко В.Н. и Ратникова В.П. М., 2004.
2. Гарднер М. Теория относительности для миллионов. М.: Атомиздат, 1967.
3. Еремеева А.И. Астрономическая картина мира и ее творцы. - М.: Наука, 1984.
4. Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. М.: Наука, 1983.
5. Рейхенбах Г. Философия пространства и времени. М.: Наука, 1985.
6. Шкловский Н.С. Вселенная, жизнь, разум. М., 1988.
7. Ясперс К. Смысл и назначение истории. М., 1991.
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы
Понравилось? Нажмите на кнопочку ниже. Вам не сложно, а нам приятно).
Чтобы скачать бесплатно Рефераты на максимальной скорости, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.
Важно! Все представленные Рефераты для бесплатного скачивания предназначены для составления плана или основы собственных научных трудов.
Друзья! У вас есть уникальная возможность помочь таким же студентам как и вы! Если наш сайт помог вам найти нужную работу, то вы, безусловно, понимаете как добавленная вами работа может облегчить труд другим.
Если Реферат, по Вашему мнению, плохого качества, или эту работу Вы уже встречали, сообщите об этом нам.
Понятие пространственно-временного континуума и кривизны пространства-времени тесно связаны с именем одного из самых выдающихся ученых мира – Альберта Эйнштейна. Но как он пришел к таким размышлениям?
На начальном этапе строительства железных дорог время было большой проблемой. В каждом городе устанавливали своё собственное время относительно полудня. Ещё большую трудность составлял факт, что время отправления и прибытия устанавливалось по времени города, из которого двигался поезд. Когда появилась необходимость в синхронизации времени в связи со множеством аварий, в одно патентное бюро устроился физик по имени Альберт Эйнштейн. Люди хотели синхронизировать время при помощи радиоволн, телеграфных столбов и т.д. и т.п. Эйнштейн наблюдал за всем этим и это приводило его в восторг. Он понял, что все попытки синхронизировать время обнаружили глубокую прореху в нашем понимании времени. Все мы считаем, что время течёт для всех одинаково. Однако Эйнштейн утверждал, что время течёт для всех по-разному.
Эйнштейн понял, что существует связь между перемещением в пространстве и перемещением во времени. Он утверждал: чем выше наша скорость в пространстве относительно других, тем медленнее для других наше время.
Эксперимент, подтверждающий этот факт, был проведён в 1971 году. Ученые взяли атомные часы и погрузили их на реактивный самолёт. Другие атомные часы остались на земле. Самолёт облетел весь земной шар, и разница в показаниях часов была замечена. Да, всего лишь несколько миллиардных долей секунды , но это нельзя списать на погрешность, поскольку атомные часы - крайне точное устройство .
Обнаружив связи с пространством и временем, Эйнштейн определил, что эти два понятия нужно рассматривать только друг с другом, нераздельно. Союз пространства и времени он назвал пространственно-временным континуумом. Это открытие подтолкнуло его к гипотезе, что разница между настоящим, прошлым и будущим – это иллюзия.
Представим эту модель в виде буханки хлеба. Если момент – это ломтик, отрезанный перпендикулярно, то для всех нас этот ломтик должен быть отрезан перпендикулярно, под одним углом.
На самом деле нет. Принимая в расчет движение, этот ломоть может быть отрезан под разным углом.
Чтобы понять это, давайте представим себе инопланетянина на другом конце вселенной. Пусть он будет находиться в космическом корабле. И возьмем человека, который мирно сидит у себя дома/на работе или ещё где-то. Если мы оба будем неподвижны относительно друг друга (принимая во внимание скорость Земли и движение галактики), то для нас обоих реальность будет одинаковой (фото выше). Однако если инопланетянин полетит от нас , то он порежет континуум под таким углом, что будет видеть наше прошлое (красный срез на фото ниже).
Если инопланетянин будет находиться на дальнем от нас краю "буханки", а мы - на ближнем, то при движении от нас инопланетянин увидит наше прошлое
Если инопланетянин будет находиться на дальнем от нас краю "буханки", а мы - на ближнем, то при движении от нас инопланетянин увидит наше прошлое
Если же он полетит к нам, то будет видеть наше будущее.
Если инопланетянин будет находиться на дальнем от нас краю "буханки", а мы - на ближнем, то при движении к нам инопланетянин увидит наше будущее
Если инопланетянин будет находиться на дальнем от нас краю "буханки", а мы - на ближнем, то при движении к нам инопланетянин увидит наше будущее
Всё что случилось или случится – уже существует . Именно так считает Эйнштейн. Это так, ведь если принимать во внимание пример с инопланетянином, он не увидит другого прошлого (оно уже свершилось, это понятно каждому человеку). Также и при движении к нам он не увидит какого-то другого будущего.
Живым примером может послужить космонавт Сергей Крикалёв. Он находился на борту МКС 803 дня 9 часов и 39 минут. За это время, по подсчетам учёных, он продвинулся в будущее на 0.02 секунды. Определить это удалось с помощью постулатов и формул ОТО и СТО (общая теория относительности и специальная теория относительности).
Время мы привыкли связывать с течением реки. Но если настоящее, прошлое и будущее существуют, то реку стоит рассматривать замороженной. Это показывает, в каком противоречии сейчас находится физика и как далеки мы от того, чтобы описать вселенную.
Читайте также: