Взаимосвязь движущейся материи с пространством и временем кратко

Обновлено: 05.07.2024

Дополнительные готовые рефераты на темы:

Введение

Диалектика с греческого слова dialektike переводится как искусство вести беседу, спор.

Диалектика — это теория и метод познания явлений действительности в их развитии и самодвижении.

Диалектика — это наука о наиболее общих законах развития природы, общества и мышления.

Следует отметить, что диалектика противоположна метафизике.

А теперь дадим определение диалектики как одного из методов познания явлений.

Диалектика — это такое понимание мира и такой способ мышления, при котором различные явления рассматриваются во всем многообразии их связей, взаимодействии противоположных сил, тенденций, в процессах изменения, развития.

Способность улавливать связь различных моментов является особенностью диалектического метода мышления, отличающей его от догматического мышления. Диалектика предстает как учение о связях.

Диалектическому мышлению присущ постоянный поиск новых путей постижения мира.

Диалектика как наука. Основные принципы, категории и законы диалектики

Диалектика включает в себя учение о всеобщей связи явлений и их развитии, противоречивости бытия и мышления, переходе количественных изменений в качественные, прерывании постепенности, скачках, отрицании отрицания и т.д.

Как философская наука диалектика имеет долгую историю, уходящую во времена античности, но как бы заново открытую в идеалистической форме в трудах представителей немецкой классической философии Канта и Гегеля.

Диалектика — это наука о развитии и всеобщей связи, наука о наиболее общих законах развития природы, общества и мышления. Диалектика включает в себя объективную и субъективную диалектику.

Объективная диалектика — это диалектика реального мира, природы и общества, она выражает непрерывное развитие и изменение, возникновение и уничтожение явлений природы и общества.

Субъективная диалектика — это отражение объективной диалектики, диалектики бытия в сознании человека, в его сознании. Другими словами, объективная диалектика царит во всей природе, а субъективная диалектика, диалектическое мышление есть лишь отражение движения противоположностей, господствующего во всей природе. Таким образом, зависимость здесь такова: диалектика вещей определяет диалектику идей.

Однако в наиболее законченной, систематической форме диалектика была разработана в учении немецкого философа Гегеля, который, теоретически обобщив историю диалектики, пошел гораздо дальше своих предшественников. Он разработал на идеалистической основе систему диалектического понимания мира, диалектический метод и диалектическую логику, открыл основные законы диалектики. Фактически диалектика Гегеля — это первая систематическая критика того способа мышления, который сегодня определяется как метафизический. Диалектика Гегеля основана на идеалистическом представлении о том, что источник всякого развития лежит в саморазвитии понятия, а потому имеет духовную природу.

Прежде всего, отметим, что философские принципы понимаются как совокупность наиболее общих исходных предпосылок, основных идей, характеризующих понимание мира. Принцип всеобщей связи является центральным для диалектического взгляда на мир. Об этом свидетельствует вся история развития диалектики. Так, идея всеобщей связи встречается уже в античной философии, которая считала, что весь мир есть изменение, переход, взаимосвязь одного материального начала (например, воды, огня, воздуха) со всем множеством вещей и явлений.

В механическом материализме взаимосвязь понималась как механическое соединение и разъединение элементов. Так понимали Гольбах и Гельвеций.

Сегодня мы работаем над проблемой связи земных проявлений жизни с космическими источниками энергии, изучаем влияние астрономических факторов на различные жизненные циклы человека, животных и растений. Наука серьезно рассматривает взаимосвязь самых разных явлений — жизни простейших и солнечной активности, химического состава воды и космических колебаний морского дна. Оказывается, все в мире взаимосвязано.

Пространство и время — форма бытия материи

Бытие — это материя. Главная характеристика материи — неисчерпаемость, следовательно: бытие неисчерпаемо. Реальный принцип единства мира заключается в том, что мир материален, т.е. различные формы материи взаимосвязаны (жидкое, твердое, газообразное состояние), т.е. одна форма бытия может переходить в другую. Все конкретные формы бытия, например, звезды, растения, животные, возникают как бы из небытия и становятся настоящим актуальным бытием. Но бытие приходит к концу и возвращается в небытие, теряет эту форму бытия.

Переход к небытию — это разрушение этого способа бытия и трансформация, становление в другой форме. Появление той или иной формы бытия является результатом перехода от одной формы бытия к другой. Какую бы форму бытия мы не рассматривали, все они имеют конечную основу — субстанцию материи.

Самый важный атрибут, способ существования материи включает в себя все процессы (все изменения и движения частиц, мышление, общение людей). Движение так же неисчерпаемо, как и материя. Бесконечное самодвижение материи — внутреннее движение перерастает внешнее. Движение — это вечное изменение, взаимодействие материальных объектов и изменение их состояний. Бесконечное движение мира — это закон развития и вечности. Без движения нет материи. Движение абсолютно, а покой относителен и относится к этапам движения (земля, луна, солнце). Движение является неотъемлемой частью структуры бытия. Существуют различные формы движения.

Бытие — это движение. Мир не может существовать без движения. Каждый объект существует только потому, что в нем существует определенный вид движения. Когда движение прекращается, объект растворяется и превращается в другой объект, с другим видом движения.

Одни формы движения переходят в другие формы движения. Формы движения материи органически связаны с определенным уровнем ее структурной организации, каждый из которых характеризуется своей системой закономерностей и своим носителем. Субмикроэлементный уровень — это форма существования материи с полевым характером, из которой формируются элементарные частицы (микроэлементный уровень). Затем образуются ядра (ядерный уровень), а из них молекулы (молекулярный уровень), из молекул агрегаты — газообразные, жидкие, твердые тела (макроскопический уровень). Последние образуют звезды, планеты, галактики (космический уровень). Органический уровень — это результат постепенного усложнения углеродистых молекул, приводящего к образованию органических соединений. Человек и общество (социальный уровень) — высшая форма движения материи. Формы движения: механическая — химическая — биологическая — социальная.

Появление нового качества — это появление нового объекта с новыми закономерностями жизни, с новой мерой, в которой уже содержится другое количественное определение. При этом глубина качественных изменений может быть различной: она может ограничиваться уровнем конкретной формы движения, а также выходить за его пределы. Процесс формирования нового качественного состояния противоречив: это единство аннигиляции и возникновения, бытия и небытия, отрицания и утверждения. Измерение, выражающее единство количества и качества как объектов, характеризующихся простым преобразованием в пределах данного уровня организации системы, так и пределов перехода от одного уровня организации системы к другому, является как бы пограничным знаком процесса развития.

Пространство — это форма материи, характеризующаяся такими свойствами, как протяженность, структура, сосуществование и взаимодействие. Понятие времени возникает как из сравнения различных состояний одного и того же объекта, который неизбежно меняет свои свойства в результате длительности своего существования, так и из факта меняющейся последовательности различных объектов в одном и том же месте. Время — это форма существования материи, характеризующаяся такими свойствами изменения и развития систем, как длительность, последовательность изменения состояния.

Концепция движения. Взаимосвязь движения и материи

Важной философской проблемой является выяснение соотношения материи и движения. На протяжении всей истории философии предпринимались попытки отделить движение от материи или материю от движения. Оба пути неизбежно вели к идеализму.

Последовательный идеализм сводит движение вещей к движению божественных или человеческих мыслей, восприятий, ощущений. Итак, если, подобно Гегелю, мы рассматриваем мир как воплощение абсолютной Идеи, то движение мира оказывается движением этой Идеи, процессом мышления, происходящим где-то за пределами человеческой головы во вселенском масштабе.

Идея о том, что движение привносится в материю извне, противоречит данным естественных наук, таким как закон сохранения и превращения энергии.

Ф.Энгельс придал новую форму тезису о неразрывности материи и движения: различным видам материи соответствуют различные, качественно различные формы движения материи между собой. Исходя из этого принципа, он предложил классификацию форм движения материи: механическая, физическая, химическая, биологическая и социальная.

Впоследствии количество этих критериев было значительно увеличено. Было доказано, что все формы движения материи качественно отличаются друг от друга. Они отличаются, во-первых, определенным материальным носителем (атом, молекула, белок), во-вторых, характером взаимодействия (притяжение и отталкивание, массоперенос), в-третьих, принципом отражения (механический, биологический, социальный), в-четвертых, наличием науки, изучающей соответствующую форму движения материи. Признано, что более сложные формы движения материи развиваются из простых и сливаются друг с другом.

Философское учение о материи и современное научное мировоззрение

Понятие материи является краеугольным камнем материализма. Не случайно один из самых последовательных и откровенных противников материализма, Дж. Беркли, считал, что учение о материи является основой атеизма и отрицания религии, и если его убрать, то вся конструкция материализма неизбежно рухнет. Материализм утверждает, что окружающий человека мир — это материя в движении. В мире нет ничего, кроме различных форм движущейся материи, которая лишь переходит из одного состояния в другое. Но что такое материя — в разных материалистических учениях понималось по-разному. И в процессе углубления знаний человека о природе окружающего мира формировалось и углублялось содержание философского понятия материи. Таким образом, древние материалисты отождествляли материю с конкретными природными явлениями и элементами: Огонь, Вода, Земля, Воздух, Металл, Дерево. Весь мир был представлен как модификация этих элементов. Этот первый этап исторического развития человеческого восприятия материи является материально-объективным. Древние греки заложили основу для второго этапа — материально-субстанционального понимания основы мира. Для Лейциппа, Демокрита, Эпикура и Каруса все многообразие материального мира и даже человеческая душа состоят из неделимых атомов, движущихся в бесконечном пространстве. Атомные идеи оставались почти неизменными до конца XIX века. Лучше всего они были разработаны французскими материалистами XVIII века, которые называли материей совокупность всех существующих тел и явлений, которые каким-либо образом воздействуют на наши органы чувств.

Заключение

Изучение проблем, связанных с философским анализом материи и ее свойств, является необходимым условием для формирования индивидуального мировоззрения, независимо от того, будет ли оно в итоге материалистическим или идеалистическим.

В свете сказанного достаточно очевидно, что роль определения понятия материи, понимания ее как неисчерпаемой для построения научного образа мира, решения проблемы реальности и познаваемости объектов и явлений микро- и мегамира очень велика.

Список использованной литературы

Образовательный сайт для студентов и школьников

Объектом изучения физики является реальное физическое пространство-время с ее материальными составляющими. Метод изучения – формулирование математических моделей этой реальности. Основные составляющие модели – пространство, время и материя . И, конечно, взаимодействия . Цель - найти законы, коррелирующие эти "человеческие" (т.е. придуманные человеком) понятия.

Пространство и время

Математической моделью физического пространства можно взять евклидово 3-мерное пространство, а математической моделью физического времени можно взять 1-мерное пространство. Объединяя эти два пространства, получаем 4-мерное пространство-время. Параметризация физического пространства осуществляется пространственными координатными осями r ~ r ⁱ : ( r ¹ , r ², r ³), а параметризация физического времени - координатой t . Общую параметризацию можно осуществить координатами q = q ⁱ :( q º, q ¹ , q ², q ³) ~ ( t, r ⁱ ), Координаты r и t играют особую роль в понимании природы, потому что именно через них человек познает мир и именно они доступны в наших ощущениях для познания Вселенной. Размерность подпространства t – единица, подпространства r ⁱ– три, общая размерность пространства–времени – четыре. Через них определяется геометрия пространства, ее метрика. Но этим, возможно, не исчерпываются размерности пространства.

Материя

У нас еще не определена материя. Определенное выше пространство-время является вместилищем для ее материальной составляющей. Встает вопрос – вместилище чего? Раз мы оперируем абстрактными математическими моделями реальной Природы, то "вмещаемые" также являются абстрактными математическими объектами. Например, функциями, которые отличают одну точку пространства-времени от другой. Такой функцией, практически тривиальной, лежащей прямо на виду, являются координаты пространства-времени: две точки с отличающимися координатами, являются двумя "материальными составляющими пространства-времени. Т.е. уже само наличие пространства-времени можно принять в качестве интерпретации доказательства существования материи.

Существование материи в пространстве может быть определено ненулевыми инвариантными функционалами некой математической функции, интерпретируемой как материя. Математической моделью дискретной материи являются материальная точка (м.т. или с.м.т. – система материальных точек) с параметрами "масса" и "заряд" (расширенно - заряды). Математической моделью полевой (или сплошной) материи являются плотность распределения материи в пространстве-времени с параметрами "плотность массы" и " плотность заряда". Все остальное суть их следствия, а это – энергия, скорость, ускорение, сила, импульс, момент импульса, ток и другие параметры материальной субстанции.

Материя, пространство, время как одно целое неделимое

В определенной выше концепции пространство и время существуют независимо друг от друга и от матери. Но материя в форме функции по пространству-времени не может существовать вне пространства-времени. Поэтому в современной физике постулируется, что материя, пространство и время взаимосвязаны и не существуют врозь. В нашей физической модели мы тоже постулируем эту же взаимосвязь – материя есть свойство пространства-времени, пространство и время есть способ существования материи. Эта взаимосвязь во времени определяется как "движение" материи.

Крайними формами существования материи являются дискретные объекты типа м.т. и их системы. Другая крайность – полевая форма существования материи. Пустое пространство – это пространство, заполненное материей с нулевым функционалом. Пустое – не в смысле математического "пустого множества", что означает, что ее не существует, что в ней вообще нет никаких элементов, тем более - структур. Пустое – в смысле, что оно не математически "пустое множество", что в ней имеются отличимые друг от друга элементы, точки, другие объекты, но таким образом, что пространство-время остается однородным, изотропным и с другими внутренними симметриями.

Математически единство пространства-времени-материи проявляется через различные физические и геометрические полевые и дискретные функции и их композиции. Крайностями этого описания являются

1) пустое однородное изотропное без особенностей пространство;

2) дискретные точечные физические объекты в пространстве;

3) физические поля в евклидовом пространстве и

4) многомерное топологическое метрическое (риманово или галилеево) пространство.

Пустое пространство (1) возможно, но изучать ее некому. Оно однородно, изотропно и не имеет структуры. Но в пустое пространство можно вложить (не)однородно и (не)изотропно вложенную функцию-материю (2) и (3), и/или определить ее структуру (4) и изучать ее. Однородная и изотропная материя уже есть однородное и изотропное пространство-время-материя. Многомерное топологическое метрическое пространство (4) уже имеет структурные особенности, которые можно интерпретировать как дискретную и/или полевую физическую материальность.

Если модель физического пространства изучается в полном объеме, без упрощения, то физика пространства определяется через функции от обобщенных многомерных (бесконечномерных) координат, задающие свойства каждого объекта (точки) физического пространства во всех измерениях. Эти свойства могут быть интерпретированы как материальные поля либо как геометрические свойства физического пространства.

Если модель физического пространства изучается не в полном объеме, с упрощением, то физика пространства может определяться через функции от координат некоторого выделенного подпространства, в частности R¹×R³. Переход к этому 4–мерному пространству будет происходить свертыванием (вымораживанием) лишних измерений. Дополнительные измерения могут рассматриваться как самостоятельно (см. предыдущий случай), так и могут изучаться упрощенно через поля обобщенных свойств в пространстве дополнительных измерений.

С другой стороны, что полно – а что упрощенно? Может сказать только эксперимент.

Существенной особенностью физического рассмотрения пространства является то, что человек фиксирует только некоторые дискретные объекты и события, "интегрального" характера. Следствием этого (или наоборот?) является то, что мы начинаем оперировать понятиями "материальный объект", "материальная точка", "элементарная частица", "квант поля", "событие". Т.е. свойства пространства должны допускать какую–то дискретизацию своего состояния. В механике таким объектом является материальная точка и материальный объект.

Если вам понравилась статья, то поставьте "лайк" и подпишитесь на канал! Если не понравилась – все равно комментируйте и подписывайтесь. Этим вы поможете каналу. И делитесь ссылками в ваших соцсетях!

Если хотите узнать, что обозначает слово или словосочетание, в ОПЕРЕ выделите это слово(сочетание), нажмите правую клавишу мыши и выберите "Искать в . ", далее - "Yandex". Если это текстовая ссылка – выделите ее, нажмите правую клавишу мыши, выберите "перейти …". Все! О-ля-ля!

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: Какой опыт выявил противоречия с классическими представлениями о пространстве и времени? Как теория относительности изменила наши взгляды на пространство, время и материю? Что означает взаимосвязь пространства и времени и как она проявляется? Какое значение для развития науки имеет теория относительности?

Глоссарий по теме:

Инерциальная система отсчёта – это система отсчёта, в которой справедлив закон инерции: тело в отсутствии взаимодействия с другими телами находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

Принцип относительности Галилея – во всех инерциальных системах законы механики имеют одинаковый вид.

Преобразования Галилея – в классической механике преобразование координат и времени при переходе от одной инерциальной системы (неподвижной) к другой (движущейся относительно первой равномерно и прямолинейно относительно оси Х).

Теория относительности – физическая теория, рассматривающая пространственно-временные свойства физических процессов.

Континуальная концепция (от лат. continuum – непрерывное, сплошное) – концепция, согласно которой материя непрерывна (делима до бесконечности).

Корпускулярная концепция (от лат. corpusculum – тельце) – концепция, согласно которой материя имеет дискретную (прерывистую) структуру и состоит из отдельных, предельно малых частиц.

Дискретный (от лат. discretus – разделённый, прерывистый) – прерывистый, состоящий из отдельных частей.

Субстанциальная концепция (от лат. substantia – сущность; то, что лежит в основе) – концепция, согласно которой пространство и время рассматриваются как самостоятельно существующее наряду с материей, как ее пустые вместилища, никак от нее не зависящие.

Реляционная концепция (от лат. relation – соотношение) – концепция, согласно которой пространство и время не являются самостоятельными сущностями, а рассматриваются как особый вид отношений между материальными объектами.

Концепция дальнодействия – концепция, согласно которой взаимодействие между телами осуществляется на любых расстояниях через пустоту мгновенно, т.е. с бесконечно большой скоростью.

Концепция близкодействия – концепция, согласно которой взаимодействие между телами осуществляется с конечной скоростью через материального посредника, непрерывно распределенного в пространстве.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

2. Энциклопедия для детей. Том 16. Физика Ч. 1. Биография физики. Путешествие в глубь материи. Механическая картина мира / Глав. ред. В.А. Володин. – М.: Аванта+, 2000. – С. 300-312.

3. Энциклопедия для детей. Том 16. Физика. Ч. 2. Электричество и магнетизм. Термодинамика и квантовая механика. Физика ядра и элементарных частиц / Глав. ред. В.А. Володин. – М.: Аванта+, 2000. – С. 90-115.

4. Эйнштейн А., Инфельд Л. Поле и относительность // Эволюция физики: развитие идей от первоначальных понятий до теории относительности и квантов / А. Эйнштейн, Л. Инфельд. – СПб.: Амфора, 2013. – С. 147-203.

Открытые электронные ресурсы по теме урока:

Теоретический материал для самостоятельного изучения

О том, как устроен материальный мир, человек пытался понять с давних времён. Как Вы знаете, ещё с античной эпохи существовало два подхода к объяснению природы. По одним представлениям в основе всего, что существует, лежит непрерывная, однородная материя, заполняя собой всё, она не оставляет пустоты. Это представление получило название континуальное (от лат. continuum – непрерывное, сплошное). Представителем такого объяснения материального мира был, например, древнегреческий философ Аристотель. Истоки противоположной концепции, объяснявшей материальный мир как дискретный (от лат. discretus – разделённый, прерывистый), структурный, состоящий из бесконечного числа неизменных и неделимых частиц (атомов), движущихся в пустоте, связывают с учением древнегреческого философа Демокрита. Надо сказать, эти представления о строении материи неразрывно связаны с такими понятиями как движение, пространство и время. Так, представления о дискретности материи приводили к пониманию пространства как пустого вместилища, абсолютного и неизменного, в которое помещены атомы, меняющие в нём свое положение в процессе движения, длящегося во времени. Пространство и время никак не связаны ни с самими движущимися атомами, ни между собой. Такое представление о пространстве и времени получило название субстанциональное (от лат. substantia – сущность) – время и пространство – отдельные субстанции или сущности (как материя). А как же тогда представляется пространство и время с противоположной позиции описания материального мира? Ведь если материя непрерывна и заполняет собою всё пространство, то существует только пространство заполненное материей, без материи пространство существовать не может (пустота не существует). Движение материи рассматривается как происходящее с ней изменение, а время характеризует последовательность состояний материальных объектов. Такое представление о пространстве и времени получило название реляционное (от лат. relation – соотношение) – пространство и время характеристики материи, и без неё существовать не могут.

Становление физики в XVII веке, ознаменованное экспериментами Галилея и созданием Ньютоном основ классической механики, которая основывалась на представлениях о дискретности материи и абсолютности пространства и времени, существенно укрепило позиции атомистики. В то же время представление о непрерывности материи нашло свое отражение в развитии концепции эфира и волновой оптики (Р. Декарт, Х. Гюйгенс).

Механическая физическая картина, которая вплоть до середины XIX века претендовала на статус универсальной, рисовала материальный мир как слаженный механизм, запущенный однажды создателем. Всё в этом мире может быть описано законами механики и жестко детерминировано. В неизменном пространстве перемещаются абсолютно непроницаемые и неделимые частицы (корпускулы, атомы), обладающие массой, и между которыми действуют силы, мгновенно передающиеся через пустоту.

Подробнее остановимся на том, как в классической физике понималось пространство и время. В рамках классических представлений пространство трехмерно. Чтобы описать положение тела или материальной точки в пространстве необходимо выбрать систему координат и указать ее координаты (х,у,z). Координаты, числа, определяющие положение тела в пространстве, зависят от выбора системы координат, а расстояния между телами будут в разных системах координат сохраняться. Пространство и время в классической модели существуют сами по себе – никак друг с другом не связаны. Т.е. движутся часы в пространстве или нет, время они будут показывать одинаковое. Также и измеренное расстояние будет одинаковым независимо от того в какой интервал времени оно производится. Свойства тел, которые находятся в области пространства, где производятся измерения времени и расстояния, никак не влияют на их результаты. Т.е. пространство и время никак не зависят от свойств материальных объектов.

С XIX века механическая картина мира, объясняющая все явления механическими законами и основывающаяся на дискретной модели реальности и концепции дальнодействия (мгновенная передача взаимодействия через пустое пространство), стала сдавать свои позиции. Изучение явлений электромагнетизма привело в середине XIX века к созданию Максвеллом новой теории – теории электромагнитного поля. Описывая электромагнитное поле как непрерывный материальный объект, а движение как распространение волн, эта теория укрепила позиции сторонников континуальной концепции.

Однако, электродинамика Максвелла, доказавшая, что свет является волной, распространение которой осуществляется со скоростью около 300000 км/с, не согласовывалась с принципом относительности Галилея. По существующим тогда представлениям всё мировое пространство заполняла всепроникающая тонкая среда, субстанция – эфир (от греч. aither – верхний слой воздуха). Пытаясь обнаружить эфир и влияние движения Земли вокруг Солнца на скорость распространения света, в 1887 году учёные Альберт Майкельсон и Эдвард Морли провели эксперимент, основанный на интерференции волн. Обнаружить изменение скорости света не удалось, она оставалась постоянной величиной, никак не зависящей от движения Земли вокруг Солнца. Полученный результат – постоянство скорости света в разных системах отсчета, противоречил закону сложения скоростей Галилея и классическим представлениям о пространстве и времени.

Теория относительности, описывающая пространственно-временные свойства физических процессов, представляет собой два теоретических учения: специальную (частную) теорию относительности (СТО) – рассматривает взаимосвязь физических процессов в инерциальных системах отсчёта, и общую теорию относительности (ОТО) – рассматривает взаимосвязь физических процессов в неинерциальных системах. Общая теория относительности является релятивистской теорией гравитации.

Научные работы нидерландского физика Хендрика Антона Лоренца и французского математика Жюля Анри Пуанкаре внесли существенный вклад в развитие идей теории относительности.

Какие же свойства пространства и времени следуют из специальной теории относительности?

Во-первых, время перестало рассматриваться как абсолютное. Одновременность двух событий в одной системе отсчёта не означает, что они будут одновременными в другой. Промежуток времени между двумя событиями, протекающими в одной системе отсчёта, будет отличаться от измеренного промежутка времени между этими же событиями в движущейся системе отсчёта. Т.е. время, которое показывают часы, зависит от того движутся часы или находятся в покое, в отличие от классических представлений, для которых это не имело значения.

Во-вторых, пространство также перестало рассматриваться как абсолютное. Расстояние между двумя точками, измеренными в одной системе отсчёта, будет отличаться от расстояния, измеренного между этими же точками в движущейся системе отсчёта. Размер тела будет зависеть от того движется тело или находится в покое. Например, длина тела, измеренная в покоящейся системе отсчёта, будет отличаться от его длины, измеренной в движущейся системе отсчёта.

Кроме того что, промежутки времени и промежутки расстояний зависят от системы отсчёта, они еще связаны между собой. При переходе из одной системы отсчёта в другую изменение промежутков расстояний и времени происходят таким образом, что, если временной параметр увеличивается, то пространственный при этом сокращается. Эту взаимосвязь описывают с помощью четырехмерного пространства-времени.

Для перехода из одной инерциальной системы отсчёта в другую в теории относительности используются преобразования Лоренца, вместо преобразований Галилея, справедливых для классической механики. Релятивистские эффекты проявляются при очень больших скоростях. При скоростях много меньше скорости света преобразования Лоренца переходят в преобразования Галилея.

В классической физике масса считалась величиной постоянной, т.е. движется тело или нет, его масса всегда одинакова. Согласно теории относительности масса тела не остается постоянной, а зависит от скорости. С увеличением скорости масса увеличивается. При этом при приближении скорости тела к скорости света, его масса стремится к бесконечности.

Кроме того, если в классической физике масса и энергия рассматривались раздельно, то теория относительности связала массу с энергией знаменитой формулой: E = mc 2 . Т.е. даже покоящееся тело обладает энергией – энергией покоя. Энергия покоящегося тела пропорциональна его массе покоя. При движении тела его масса и энергия увеличиваются.

Закон сохранения массы и закон сохранения энергии, отдельно рассматриваемые в классической физике, были теорией относительности объединены в один закон – закон сохранения массы-энергии. При изменении энергии системы изменяется и ее масса: ∆m = ∆E/c 2 .

Таким образом, согласно теории относительности одновременность событий, расстояния и промежутки времени не являются абсолютными, а зависят от системы отсчета. Эта связь проявляется в том, что при переходе из одной системы отсчёта в другую временные и пространственные промежутки изменяются. При этом эти изменения взаимосвязаны, т.е. если временной промежуток между событиями увеличивается, то пространственный сокращается. Эффекты изменений временных промежутков и расстояний объясняются на основе представления о четырехмерном пространстве-времени (пространственно-временной континуум). Удлинение временных промежутков и сокращение расстояний оказывается пропорционально коэффициенту

где v – скорость системы отсчета, а c – скорость света.

В любых доступных человеку системах отсчета этот коэффициент оказывается очень близким к единице. Именно поэтому опыт, накопленный в период развития физики до XX в., не позволял выявить данные свойства пространства и времени.

В заключение отметим, что теория относительности, изменив наши представления о пространстве и времени, не опровергла прежние представления. Новые свойства пространства, времени и материи проявляются лишь при очень больших скоростях. Теория относительности указала рамки, в которых прежние представления оказываются справедливыми. Данный факт называется принципом соответствия, согласно которому вновь возникающие теории не опровергают предшествующие теории, а лишь определяют границы их применения.

1. Классическая физика основывается на дискретной модели реальности и концепции дальнодействия, согласно которой взаимодействие между телами передается через пустое пространство мгновенно, т.е. с бесконечной скоростью. Пространство и время считаются абсолютными, независимыми от друг от друга и от материальных процессов, в них протекающих. Переход от одной системы отсчёта в другую осуществляется с помощью преобразований Галилея.

2. Теория относительности основывается на континуальной модели реальности и концепции близкодействия, согласно которой взаимодействие между телами осуществляется с конечной скоростью через материального посредника, непрерывно распределенного в пространстве. Материальным посредником является поле, а скорость взаимодействия ограничивается скоростью света. Пространство и время считаются относительными, они связаны друг с другом и зависят от материи. Связь между пространством и временем описывается четырех мерным пространственно-временным континуумом. Переход от одной системы отсчёта в другую осуществлялся с помощью преобразований Лоренца.

3. Постулаты специальной (частной) теории относительности:

1. Физические законы одинаковы во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга (инерциальные системы отсчёта).

2. Скорость света в вакууме остается неизменной в любой инерциальной системе отсчёта (не зависит ни от скорости источника света, ни от скорости приемника светового сигнала).

4. Согласно теории относительности удлинение временных промежутков и сокращение расстояний оказывается пропорционально коэффициенту

где v – скорость системы отсчета, а c – скорость света.

В любых доступных человеку системах отсчета этот коэффициент оказывается очень близким к единице.

5. Теория относительности связала массу с энергией: E = mc 2 . Даже покоящееся тело обладает энергией – энергией покоя. При движении тела его масса и энергия увеличиваются. Закон сохранения массы и закон сохранения энергии в теории относительности объединены в один закон – закон сохранения массы-энергии. При изменении энергии системы изменяется и ее масса: ∆m = ∆E/c 2 .

6. Теория относительности, изменив представления о пространстве и времени, не опровергла законы классической физики. Новые свойства пространства, времени и материи проявляются лишь при очень больших скоростях. Теория относительности указала рамки, в которых представления классической физики оказываются справедливыми. Теория относительности дает более точную по сравнению с классической механикой модель существующей реальности.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Укажите верные утверждения:

Утверждение

Правильный ответ и пояснение

А. При больших скоростях размеры тела зависят от скорости его движения.

Правильное утверждение. Согласно СТО размеры тела зависят от скорости его движения.

Б. Теория относительности опровергла законы классической механики

Неправильное утверждение. Теория относительности указала рамки, в которых представления классической механики оказываются справедливыми.

В. Взаимодействие между телами не может осуществляться мгновенно

Правильное утверждение. Согласно СТО скорость передачи взаимодействия не может превышать скорость света.

Правильный ответ: А, В.

2. Установление соответствие между элементами двух множеств. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго.

Естественно все наша жизнь проходит в трехмерном пространстве будь это квартира, работа, улица, родина и наконец планета вселенная. Всё и все движемся в пространстве.
Третья критерия – это время. Время измеряется – веками, календарными годами, временами года, месяцами, сутками, часами, минутами, секундами. Порой, как нам, хочется остановить хоть минутную стрелку, продлить сутки хоть на часок, но это не возможно. Но время движется вперед неумолимо и затягивает нас в свой водоворот событий из которого обратного хода нет.
Когда, мы вспоминаем свои прошлые события, мы вспоминаем место, где происходило, когда и что происходило. Вот и взаимосвязь движения, пространства и времени.

Содержание

1 Введение
1.1 Что такое материя
2 Движение
2.1 Движение абсолютно, покой относителен
2.2 Формы движения материи
3 Пространство и время
3.1 Реляционная и субстанциальная концепция пространства и времени
4 Взаимосвязь пространства – времени и движущейся материи
5 Заключение
6 Список литературы

Прикрепленные файлы: 1 файл

Философия.doc

3.1 Реляционная и субстанциальная концепция пространства и времени

Категории пространства и времени выступают как предельно общие абстракции, в которых схватывается структурная организованность и изменчивость бытия. Пространство и время – это формы бытия материи.

Форма является внутренней организацией содержания, и если в качестве содержания выступает материальный субстрат, то пространство и время будут формами, которые его организуют. Вне этих форм материя не существует. Носами пространство и время также не существуют в отрыве от материи. Только в абстракции мы можем отделить их от материального мира.

В истории философии существовали различные концепции пространства и времени. их можно разбить на два больших класса: концепции субстанциальные и реляционные. Субстанциальная концепция рассматривает пространство и время как особые сущности, которые существуют сами по себе, не зависимо от материальных объектов. Они как бы арена, на которой находятся объекты и в которой развертываются процессы. Подобно тому как арена может существовать и без того, что на ней размещены определенные предметы, движутся актеры, разыгрывается какое-то представление, так и пространство и время могут существовать независимо от материальных объектов и процессов. Подобную точку зрения отстаивал, например, И.Ньютон. Встречалась она и в древней философии, например представление древнегреческих философов-атомистов (Демокрит, Эпикура) о пустоте неявно предполагало концепцию субстанциальности пространства.

Кстати, точка зрения на субстанциальный характер пространства может разделятся как материалистами, так и идеалистами. Это зависит от того, как решается вопрос об объективности пространства. Если оно понимается как объективно существующая реальность, то это точка зрения материализма. например, метафизические материалисты XVII – XVIII столетий понимали пространство как объективно существующую независимо от человека и его сознания субстанцию, которая не зависит от материи. Идеалистытоже могут представлять пространство как особую субстанцию, но порожденную сознанием, как своеобразное состояние субстанции духа, его модификацию.

В противовес субстанциальному подходу в истории философии развивалась реляцион ная концепция пространства и времени. Одним из наиболее ярких представителей ее был Г.В. Лейбниц, полемизировавший с Ньютоном по вопросам о сущности пространства и времени. Лейбниц настаивал на том, что пространство и время – это особые отношения между объектами и процессами и вне их не существуют. Реляционная концепция тоже может быть как материалистической, так и идеалистической. Лейбниц эту концепцию развивал с позиции идеализма. С позиций материалистической реляционной концепции подходит к рассмотрению пространства и времени диалектический материализм. Он считает их объективными, независящими от человека и человечества формы бытия материи, но при этом подчеркивает их неразрывную связь с самой материей и ее движением.

4 Взаимосвязь пространства-времени и движущейся материи

Идея абсолютности пространства и времени соответствовала опреде ленной физической картине мира, а именно: системе взглядов на материю как на совокупность отграниченных друг от друга атомов, обладающих неизменными объемом и инертностью (массой) и действующих друг на друга мгновенно либо на расстоянии, либо при соприкосновении. Изменение физической картины мира изменило и воззрения на пространство и время. Открытие электромагнитного поля и выяснение не сводимости поля к состояниям механической среды – мирового эфира – вскрыли несостоятельность классической картины мира. Оказалось, что материя не может быть представлена как совокупность отдельных, строго отграниченных друг от друга элементов. В действительности частицы вещества связаны в единые системы полем, действие которого передается с конечной скоростью, одинаковой в любой замкнутой системе (со скоростью света в вакууме).

Огромный вклад в разработку научных представлений о связи пространства и времени с движущейся материей внес Н.И. Лобачевский. Им была выдвинута идея, согласно которой закономерности геометрии могут быть различными в разных масштабах. Лобачевский пришел к очень важному не только для геометрии, но и для философии выводу: свойства пространства не являются всегда и везде одинаковыми и неизменными. Он создал неевклидову геометрию как частный случа2й, отражающий пространственные отношения, воспринимаемые нами в повседневном опыте. В ней через точку, взятую вне прямой, можно провести не одну (как в геометрии Евклида), а бесчисленное множество прямых, не пересекающихся с данной. Сумма углов треугольника в этой геометрии не остается постоянной и равной 180 , а меняется в зависимости от изменения длины его сторон и при этом всегда оказывается меньше 180 . Б.Риман создал еще одну неевклидову геометрию. В ней через точку, взятую вне прямой, нельзя провести ни одной прямой, не пересекающей данную. Иначе говоря, в этой геометрии вообще нет параллельных прямых, а сумма углов треугольника больше 180. Эти парадоксальные положения приобретают очевидный смысл, если геометрические фигуры нарисовать не на плоскости, а, например, на поверхности сферы. Здесь роль прямых играют кратчайшие дуги, например дуги меридианов на поверхности Земли, каждые два из которых непременно пересекутся. Значит, на поверхности сферы невозможно провести параллельные кратчайшие линии, У нарисованного на сфере треугольника сумма углов больше 180. Идея Лобачевского получила свое дальнейшее развитие и конкретизацию в современной физике.

Достижения современной науки свидетельствует о предпочтительности реляционного материалистического подхода к пониманию пространства и времени. В этом плане в первую очередь надо выделить достижения физики ХХ века. Создание теории относительности было тем значительным шагом в понимании природы пространства и времени, который позволяет уточнить, конкретизировать философские представления о пространстве и времени.

В чем же состоят основные выводы теории относительности по данному вопросу? Специальная теория относительности, построение которой было завершено А. Эйнштейном в 1905 году, доказала, что в реальном физическом мире пространственные и временные интервалы меняются при переходе от одной системы отсчета к другой. Система отсчета в физике – образ реальной физической лаборатории, снабженной часами и линейками, то есть инструментарием, с помощью которого можно измерять пространственные и временные характеристики тел. Старая физика считала, что если системы отсчета движутся равномерно и прямолинейно относительно друг друга (такое движение называется инерциальным), то пространственные интервалы (расстояние между двумя близлежащими точками), и временные интервалы (длительность между двумя событиями) не меняются.

Теория относительности эти представления опровергла, вернее, показала их ограниченную применимость. Оказалось, что только тогда, когда скорос ти движения малы по отношению к скорости света, можно приблизительно считать, что размеры тел и ход времени остаются одними и теми же, но когда речь идет о движениях со скоростями, близкими к скорости света, то изменение пространственных и временных интервалов становится заметным. При увеличении относительной скорости движения системы отсчета пространственные интервалы сокращаются, а временные растягиваются.

Это совершенно неожиданный для здравого смысла вывод. Получается, что ракета, которая имела на старте некоторую фиксированную длину, при движении со скоростью, близкой к скорости света, должна стать короче. Вместе с тем в этой же ракете замедлились бы и ход часов, и пульс космонавта, и его мозговые ритмы, обмен веществ в клетках его тела, то есть время в такой ракете течет медленнее, чем время у наблюдателя, оставшегося на месте старта. Это, конечно противоречит нашим обыденным представлениям, которые формировались в опыте относительно малых скоростей и поэтому недостаточны для понимания процессов, которые развертываются с около световыми скоростями. Такое изменение протяженности тел и временных промежутков, связанное со скоростью движения, свидетельствует о внутреннем единстве пространства и времени. Идеи специальной теории относительности получили дальнейшее развитие и конкретизацию в общей теории относительности, которая была создана Эйнштейном в 1916 году. В этой теории было показано, что геометрия пространства-времени определяется характером поля тяготения, которое, в свою очередь, определено взаимным расположением тяготеющих масс. Вблизи больших тяготеющих масс происходит искривление пространства (его отклонение от евклидовой метрики) и замедление хода времени. Если мы зададим геометрию пространства-времени, то тем самым автоматически задается характер поля тяготения, и наоборот: если задан определенный характер поля тяготения, расположения тяготеющих масс относительно друг друга, то автоматически задается характер пространства-времени. Здесь пространство, время, материя и движение оказываются органично сплавленными между собой.

Теория относительности обнаружила еще одну существенную сторону пространственно-временных отношений материального мира. Она выявила глубокую связь между пространством и временем, показав, что в природе существует единое пространство-время, а отдельно пространство и отдельно время выступают как его своеобразные проекции, на которые оно по-разному расщепляется в зависимости от характера движения тел.

Абстрагирующая способность человеческого мышления разделяет пространство и время, полагая их отдельно друг от друга. Но для описания и понимания мира необходима их совместность, что легко установить, анализируя даже ситуации повседневной жизни. В самом деле, чтобы описать какое-либо событие, недостаточно определить только место, где оно происходило, важно еще указать время, когда оно происходило.

До создания теории относительности считалось, что объективность пространственно-временного описания гарантируется только тогда, когда при переходе от одной системы отсчета к другой сохраняются отдельно пространственные и отдельно временные интервалы. Теория относительности обобщила это положение. В зависимости от характера движения систем отсчета друг относительно друга происходят различные расщепления единого пространства-времени на отдельно пространственные и отдельно временной интервалы, но происходят таким образом, что изменение одного как бы компенсирует изменения другого. Если, например, сократился пространственный интервал, то настолько же увеличился временной, и наоборот. Наглядно это можно представить с помощью схемы.

Читайте также: