Пространство и время реферат по естествознанию

Обновлено: 15.07.2024

Целью данной работы является изучение представления о пространстве и времени. В связи с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:
- рассмотреть более ранние представления о пространстве и времени;
- изучить специальную и общую теорию относительности;
- изучить свойства пространства и времени.

Содержание

Введение 3
1. Развитие взглядов на пространство и время в истории науки 4
2. Пространство и время в свете теории относительности А.Эйнштейна 12
3. Свойства пространства и времени 22
Заключение 33
Библиографический список 35

Работа содержит 1 файл

Реферат пространство и время.docx

1. Развитие взглядов на пространство и время в истории науки 4

2. Пространство и время в свете теории относительности А.Эйнштейна 12

3. Свойства пространства и времени 22

Библиографический список 35

Пространство и время как всеобщие и необходимые формы бытия материи являются фундаментальными категориями в современной физике и других науках. Физические, химические и другие величины непосредственно или опосредованно связаны с измерением длин и длительностей, т.е. пространственно-временных характеристик объектов. Поэтому расширение и углубление знаний о мире связано с соответствующими учениями о пространстве и времени.

Важнейшей задачей естествознания является создание естественнонаучной картины мира. В процессе ее создания возникает вопрос о происхождении и изменении различных материальных продуктов и явлений, об их количественных, качественных характеристиках. Физические, химические и другие величины непосредственно связаны с изменением длин и длительностей, т.е. пространственно-временных характеристик объектов. Поэтому для их описания в естествознании сформировалось представление о пространстве и времени.

Атомизм древнегреческих натурфилософов и геометрия Эвклида послужили основанием для классической механики Ньютона. Накопление знаний в различных областях физики и астрономии привело к следующему шагу познания - созданию теории относительности Эйнштейна. Прошлый век - век бурного развития науки был наиболее плодотворным в плане познания времени и пространства. Появление в начале века сначала специальной, а потом и общей теории относительности заложило основу современного научного представления о мире, многие положения теории были подтверждены опытными данными.

Прошло более 2500 лет с той поры, как было положено начало осмыслению времени и пространства, тем не менее, и интерес к проблеме и споры философов, физиков и представителей других наук вокруг определения природы пространства и времени нисколько не снижаются. Значительный интерес к проблеме пространства и времени естественен и закономерен, влияния данных факторов на все аспекты деятельности человека нельзя переоценить. Понятие пространства - времени является важнейшим и самым загадочным свойством Природы или, по крайней мере, человеческой природы. Представление о пространстве времени подавляет наше воображение.

Целью данной работы является изучение представления о пространстве и времени. В связи с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

- рассмотреть более ранние представления о пространстве и времени;

- изучить специальную и общую теорию относительности;

- изучить свойства пространства и времени.

1. Развитие взглядов на пространство и время в истории науки

Уже в античном мире мыслители задумывались над природой и сущностью пространства и времени. Представители элейской школы в Древней Греции отрицали возможность существования пустого пространства, или, по их выражению, небытия. Знаменитый врач и философ Эмпедокл хотя и поддерживал учение о невозможности пустоты, в отличие от элеатов утверждал реальность изменения и движения. Он говорил, что рыба, например, передвигается в воде, а пустого пространства не существует.

Некоторые философы, в том числе Демокрит, утверждали, что пустота существует, как материи и атомы, и необходима для перемещений и соединений атомов.

в том, что в ней концепция единого однородного пространства и равномерности течения времени обрела реальный эмпирический базис.

Подлинная революция в механике связана с именем Г. Галилея, Он ввел в механику точный количественный эксперимент и математическое описание явлений. Первостепенную роль в развитии представлений о пространстве сыграл открытый им общий принцип классической механики — принцип относительности Галилея. Согласно этому принципу все физические (механические) явления происходят одинаково во всех системах, покоящихся или движущихся равномерно и прямолинейно с постоянной по величине и направлению скоростью. Такие системы называются инерциальными. Математические преобразования Галилея отражают движение в двух инерциальных системах, движущихся с относительно малой скоростью (меньшей, чем скорость света в вакууме). Они устанавливают инвариантность (неизменность) в системах длины, времени и ускорения.

Дальнейшее развитие представлений о пространстве и времени связано с рационалистической физикой Р. Декарта, который создал первую универсальную физико-космологическую картину мира. В основу ее Декарт положил идею о том, что все явления природы объясняются механическим воздействием элементарных материальных частиц. Взаимодействием элементарных частиц Декарт пытался объяснить все наблюдаемые физические явления: теплоту, свет, электричество, магнетизм. Само же взаимодействие он представлял в виде давления или удара при соприкосновении частиц друг с другом и ввел таким образом в физику идею близкодействия.

Декарт обосновывал единство физики и геометрии. Он ввел координатную систему (названную впоследствии его именем), в которой время представлялось как одна из пространственных осей. Тезис о единстве физики и геометрии привел его к отождествлению материальности и протяженности. Исходя из этого тезиса он отрицал пустое пространство и отождествил пространство с протяженностью.

Таким образом, развитие представлений о пространстве и времени в доньютоновский период способствовало созданию концептуальной основы изучения физического пространства и времени. Эти представления подготовили математическое и экспериментальное обоснование свойств пространства и времени в рамках классической механики.

Новая физическая гравитационная картина мира, опирающаяся на строгие математические обоснования, представлена в классической механике И. Ньютона. Ее вершиной стала теория тяготения, провозгласившая универсальный закон природы — закон всемирного тяготения. Согласно этому закону сила тяготения универсальна и проявляется между любыми материальными телами независимо от их конкретных свойств. Она всегда пропорциональна произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Распространив на всю Вселенную закон тяготения, Ньютон рассмотрел и возможную ее структуру. Он пришел к выводу, что Вселенная является не конечной, а бесконечной. Лишь в этом случае в ней может существовать множество космических объектов — центров гравитации. Так, в рамках ньютоновской гравитационной модели Вселенной утверждается представление о бесконечном пространстве, в котором находятся космические объекты, связанные между собой силой тяготения.

Абсолютное, истинное, математическое время само по себе и по своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью.
Относительное, кажущееся, или обыденное, время есть или точная, или изменчивая, постигаемая чувствами, внешняя мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как-то: час, день, месяц, год.
Абсолютное пространство по своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным. Относительное пространство есть мера или какая-либо ограниченная подвижная часть, которая определяется нашими чувствами по положению его относительно некоторых тел и которое в обыденной жизни принимается за пространство неподвижное 4 .

Ньютоновское понимание пространства и времени вызвало неоднозначную реакцию со стороны его современников — естествоиспытателей и философов. С критикой ньютоновских представлений о пространстве и времени выступил немецкий ученый Г. В. Лейбниц. Он развивал реляционную концепцию пространства и времени, отрицающую существование пространства и времени как абсолютных сущностей.

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.

Понятия пространства и времени издавна используются в паре друг с другом. Это связано с тем, что и то, и другое выражает упорядоченность, встречающуюся в мире. Вместе с тем они сильно различаются по смыслу, поскольку смысл понятия времени связан приходит на смену друг другу (одно после другого), в то время как смысл понятия пространства связан, напротив, с упорядочиванием сосуществующего (одно рядом с другим).

Содержание

Введение____________________________________________________________3стр.
Пространство и время__________________________________________________5стр.
Современные представления о пространстве и времени______________________6стр.
Развитие представлений о пространстве и времени в XX веке____________7стр.
Понятие пространства и времени в философии и естествознании XVIII-XIX веков_10стр.
Заключение__________________________________________________________12стр.
Список литературы____________________________________________________13стр.

Вложенные файлы: 1 файл

пространство и время реферат.docx

ФГБОУ ВПО РГТУ им. К.Э. Циолковского МАТИ

Концепция современного естествознания

Выполнила: Игнатова Валерия

Проверил: Доцент Мариечева Е.Е.

Введение______________________ ______________________________ ________3стр.
Пространство и время_________________________ _________________________5стр.
Современные представления о пространстве и времени______________________6 стр.
Развитие представлений о пространстве и времени в XX веке____________7стр.
Понятие пространства и времени в философии и естествознании XVIII-XIX веков_10стр.
Заключение____________________ ______________________________ ________12стр.
Список литературы____________________ ______________________________ __13стр.

Время - одно из самых знакомых человеку свойств нашего мира. И вместе с тем оно имеет репутацию самого загадочного: “Что же такое время? Если никто меня об этом не спрашивает, я знаю, что такое время; если бы я захотел объяснить спрашивающему – нет, не знаю” (1, с.167). И вместе с тем, едва ли многие люди считают загадочным пространство. Загадочность времени связана с его течением, с существованием потока времени, знакомого каждому человеку в личном опыте: под течением времени понимают его логическое свойство: настоящий момент, который мы называем “теперь, сейчас”, как бы постоянно движется в направлении будущего, увеличивая объем прошлого, оставляемого за собой.

Тайна времени увлекала человеческий разум не одно тысячелетие. Самые глубокие умы человечества стремились проникнуть в нее. До сих пор не преодолены многие тупики, в которые заводила эта проблема. А когда удавалось освободиться от одних, настигали другие. Искусство и литература, наука, философия и теология вовлечены в этот нескончаемый процесс. Последние столетия бурно развивающаяся наука пролила некоторый свет на природу времени, изучив специфические для соответствующей области науки проявления временно`го. В итоге, оптимистические ожидания переросли в осознание того, что ускользает опять целостное проникновение в сущность времени.

Физика Нового времени постаралась освободиться от этой загадочности, исключив течение из своей конструкции времени. Ни одна из физических теорий классического периода развития науки не обращается к потоку времени.

Пространство же никогда не вызывает такого личностного чувства, и обычно представляется более ясным, чем время. Но иногда, при особой ситуации в культуре, и пространство приобретает лика загадочности. Иногда человека тревожат вопросы о размерности пространства: нет ли в других размерностях чего-либо, с чем мы, не подозревая, соприкасаемся. Или его волнуют “размеры” мира: является Вселенная конечной или бесконечной, ограниченной или безграничной. Ведь представления человека о пространстве, в котором живет он и существует природа, и с которым, прежде всего, ассоциируется у человека представление о пространстве, есть пространство Вселенной, которое изучается в космологии. Вместе с проблемой начала мира и его судьбы.

Вспомним, что физика лежит у истоков современного естествознания, и любая область естествознания (да и гуманитарного знания, если оно интересуется эмпирическими свидетельствами или хронологией событий), использует, по крайней мере, одну из фундаментальных физических моделей времени, а именно – ньютоновскую модель, - для измерения времени. Вплоть до начала двадцатого века свойства пространства и времени, которыми наделяла его классическая физика, считались их неотъемлемыми свойствами, а часто также и единственными, исчерпывающими. Это было обусловлено как наукоцентризмом, свойственным культуре, так и эссенциалистской трактовкой науки. С дальнейшим развитием науки ситуация, надо заметить, существенно усложнилась.

Физическая теория строится в форме единства физических идей и математических структур, физический смысл которым задают эти идеи. В этих рамках конструируется и пространство и время. Поэтому при смене теорий, должно, вообще говоря, происходить и изменение конструкций пространства и времени. Правда, в реальной истории развития физики пространственно-временные конструкции оказываются в ряде отношений (т.е. по некоторым своим свойствам) достаточно консервативными.

Рассмотрим последовательно основные теории с точки зрения предлагаемых в них конструкций пространства и времени. Физические теории в XIXвеке: ньютоновская механика, электродинамика Максвелла, равновесная термодинамика. Физические теории в XX веке: специальная теория относительности, квантовая теория, общая теория относительности, квантовая теория поля, неравновесная термодинамика. При этом не забудем и эмпирические исследования, поскольку физика включает в себя не только теоретическую, но и экспериментальную деятельность. Особняком стоит космология. Сейчас она представляет собой комплекс высокотехнологичных наблюдений и теоретических построений, синтезирующих новейшие разработки в области квантовой физики и идей общей теории относительности.

Пространство и время

Пространство и время несомненно являются основными концепциями не только физики, но и любой другой науки вообще. Все явления природы и все наши действия всегда происходят где-либо в пространстве и разворачиваются во времени. Пространственные и временные координаты входят в том или ином виде во все известные законы природы. Тем не менее само пространство и само время находятся вне зоны ответственности точных наук. Что такое пространство, и что такое время? В особенности сложно понять, что такое время.

Ньютон разделяет абсолютное и относительное время, пространство и движение. Абсолютное пространство и время, по Ньютону, существуют независимо от чего-либо, безотносительно от чего-либо: абсолютное время, или длительность, всегда течет равномерно, абсолютное пространство остается всегда однородным и неподвижным. Ни абсолютное время, ни абсолютное пространство не доступны нашим чувствам. Доступны нашим чувствам и измерениям относительное время и относительное пространство, они являются мерой абсолютных.

Соответственно разделению времени и пространства на абсолютное и относительное Ньютон и движение делит на абсолютное и относительное. Абсолютное движение – это движение относительно абсолютного пространства и времени (относительно абсолютной системы отсчета); относительное движение – это движение относительно относительного пространства и времени (относительно какой-либо реальной системы отсчета).

Понятия абсолютного и относительного движения прочно вошли в науку, хотя и несколько видоизменились со времен Ньютона.

Современные представления о пространстве и времени.

Пространство и время – это, согласно философскому энциклопедическому словарю, всеобщие формы бытия материи. В мире нет материи вне пространства и вне времени. Также нет пространства и времени самих по себе вне материи и независимо от нее.

Пространство есть форма бытия материи, характеризующая ее протяженность.

Время есть форма бытия материи, выражающая длительность ее существования, последовательность смены состояний.

Всеобщие свойства пространства и времени:

1. Объективность и независимость от сознания человека;

2. Неразрывная связь друг с другом и с движением материи;

Пространство трехмерно, связно и непрерывно.

Время одномерно, асимметрично, необратимо и направлено всегда от прошлого к будущему.

Одно направленность времени обусловлена асимметрией причинно-следственных отношений, общей необратимостью процесса развития материальных систем, невозможностью абсолютно полного повторения пройденных состояний и циклов изменения систем.

Между тем большинство законов физики симметрично относительно направления времени. Это означает, что если мы заснимем на пленку некоторый физический процесс, и затем просмотрим пленку в обратном направлении, то мы не увидим ничего противоречащего законам физики. Это послужило одним из оснований для различных фантазий о путешествиях во времени. В настоящее время твердо установлено, что процесс развития сложных систем, построенных из огромного количества элементов (термодинамические, биологические) однонаправлен. Отсюда следует, что машина времени невозможна. Для простых систем, видимо, направление времени не имеет значения, так как их прошлое принципиально неотличимо от их будущего.

Современная физика признает, что время различных процессов в телах относительно. Оно зависит от системы отсчета, в которой производится измерение, и замедляется по мере приближения к скорости света. Замедление времени происходит также под действием гравитационных полей.

В целом все перечисленные свойства очевидны и не вызывают удивления за исключением некоторых, в частности последнего утверждения о замедлении времени.

Наука в целом продвинулась далеко, если сравнивать с древними греками, но сущность времени не поддается разгадке. Для нас, так же как и для древних греков, и, также как для Ньютона, время – это некоторый абсолютный поток, река, которая течет всегда равномерно и ни от чего не зависит. То, что время течет равномерно и ни от чего не зависит – это почти единственное, что мы о нем знаем. Это почти что определение.

Время и на сегодняшний день остается трудно определимым понятием, но то, что мы о нем знаем, заставляет отказаться от представления об абсолютном времени.

Развитие представлений о пространстве и времени в XX веке

В конце XIX - начале XX века произошли глубокие изменения в научных представлениях о материи и, соответственно, радикальное изменение понятий пространства и времени Физическую картину мира дополнила концепция поля как формы материальной связи между частицами вещества, как особой формы материи Все тела, таким образом, представляют собой систему заряженных частиц, связанных полем, передает действия от одних частиц к других с конечной скоростью - скоростью света Предполагали, что поле - это состояние эфира, абсолютно неподвижного среды, заполняющей мировое абсолютное пространство.

Поначалу казалось, что таким путем можно будет определить абсолютную скорость тела относительно эфира, а следовательно, по отношению абсолютного пространства Однако вся совокупность опытов опровергла этот взгляд было установлено, что в любой инерциальной системе отсчета все физические законы, включая законы электромагнитных (и вообще полевых) взаимодействий, одинаковы Специальная теория относительности А. Эйнштейна, основана на двух фундаментальных положениях, - определьности скорости света и равноправие инерциальных систем отсчета, стала новой физической теорией пространства и времени. Из нее следует, что пространственные и временные отношения - длина тел и длительность, а также ритм происходящих в нем, являются не абсолютными величинами, как утверждала механика Ньютона, а относительными Частица может проявлять себя по частицы, медленно движется по ней, как сферическая, а к частице, которая налетает на нее с очень большой скоростью, - как сплющенный в направлении движения диск Соответственно, продолжительность существования заряженного тс-мезона, который медленно движется, составляет \"10 ~ 3 с, а тог в, движущийся с огромной скоростью (близкой к скорости света), - во много раз больше Относительность пространственно-временных характеристик тел полностью подтверждается с помощью опытов. Отсюда следует, что представления об абсолютности пространства и времени являются ложными Пространство и время являются общими формами координации материальных явлений, а не самостоятельными началами бытия, независимыми от материи. Теория относительности опровергает представление о пустых пространство и время, которые имеют собственные измерения. Представление о пустом пространстве было отвергнуто позже и в квантовой теории поля с его новым понятием вакуум.

Дальнейшее развитие теории относительности (общей теории относительности А Эйнштейна) показал, что пространственно-временные отношения зависят также от концентрации масс При переходе к космическим масштабам геометрия пространства-времени не является евклидовой. В масштабах Метагалактики геометрия пространства изменяется со временем вследствие расширения Метагалактики Таким образом, развитие физики и астрономии подтвердил несостоятельность как априоризму Канта, есть понимание пространству и времени, как априорных форм человеческого восприятия, природа которых неизменна и независима от материи, так и ньютоновской догматической концепции пространства и времени.

Связь пространства и времени с материей выражается не только в зависимости законов пространства и времени от общих закономерностей, которые определяют взаимодействие материальных объектов Он проявляется также в нали вности характерного ритма существования материальных объектов и процессов - типичных для каждого класса объектов средней продолжительности жизни и средних пространственных размерев.

Среди проблем пространства и времени, которые привлекали внимание еще в древности, - вопрос о количестве измерений пространства и времени. В ньютоновской концепции это количество считалась изначально неизменной. Однако еще Аристотель обосновал трехмерность пространства в зависимости от количества возможных связей (делений) тела. Интерес к этой проблеме возрос в XX веке с развитием топологии Л. Бауэр установил, что размерность пространства является топологическим инвариантом - числом, не меняется при непрерывных и взаимно однозначных преобразований пространства. В ряде исследований была установлена связь между количеством измерений простор в и структурой электромагнитного поля, между трехмерностью пространства и спиральностью элементарных частиц Все это подтвердило, что количество измерений пространства и времени неразрывно связана с материальной точкой окружающего мира.

Понятие пространства и времени в философии и естествознании XVIII-XIX веков

Философы-материалисты XVIII-XIX веков решали проблему пространства и времени в основном в духе концепций Ньютона или Лейбница, хотя, как правило, полностью не воспринимали одну из двух Большинство философов-материалистов выступили против ньютон и в ВСК пустого пространства. Еще Толанд отметил, что представление о пустом пространстве связано с взглядом на материю как на инертную, бездеятельную Такого же мнения придерживался и Д. Дидро Ближе к концепции Лейбница стоял Г. Гегель. В концепциях субъективных идеалистов и агностиков проблемы пространства и времени сводились, главным образом, к вопросу о соотношении между категориями пространства и времени, сознание , восприятием. Дж Беркли отвергал ньютоновский абстрактный пространство и время, но рассматривал пространственные и временные отношения субъективно, как порядок восприятия, о объективные геометрические и механические законы не могло быть и речи. Поэтому точка зрения Беркли не сыграла существенной роли в развитии научных представлений о пространстве и времени. Иначе было со взглядами Иммануила Канта, который изначально поддерживал концепцию Лейбниц, а Противоречие между этими представлениями и естественнонаучными взглядами того времени привела Канта к принятию ньютоновской концепции и стремление философски обосновать ее. Главным здесь было объявление пространству и времени априорными формами человеческого созерцания, т.е. обоснование их абсолютизации Мнения Канта на пространство и время нашли немало сторонников в конце XVIII - первой половине XIX веке. Несостоятельность этих взглядов было доказано лишь после создания и принятия неевклидовой геометрии, которая, собственно говоря, противоречила ньютоновском пониманию пространства.

Содержание работы

Введение 3
1. Понятия пространства и времени 5
2. Современные представления о пространстве и времени ……………………8
3. Пространство и время в гуманитарных науках…….……………………….12
Заключение 14
Список литературы 15

Содержимое работы - 1 файл

КСЕ реферат.doc

1. Понятия пространства и времени 5

2. Современные представления о пространстве и времени ……………………8

3. Пространство и время в гуманитарных науках…….……………………….12

Список литературы 15

Введение

Важнейшей задачей современного естествознания является создание естественнонаучной картины мира. В процессе ее создания возникает вопрос о происхождении и изменении различных материальных продуктов и явлений, об их количественных, качественных характеристиках. Физические, химические и другие величины непосредственно связаны с изменением длин и длительностей, т.е. пространственно-временных характеристик объектов. Выделение и фиксация во времени части пространства дает состояние объекта. Упорядоченная последовательность состояний объекта составляет процесс его развития (жизни, существования) во времени. Философия определяет пространство и время как всеобщие формы существования материи. Пространство и время не существуют вне материи и независимо от нее. Для их описания в естествознании исторически формировались различные представления о пространстве и времени.

Современное понимание свойств пространства-времени исходит из знаменитых открытий величайших физиков Джеймса Кларка Максвелла (1831-1879) и Альберта Эйнштейна (1879-1955).

1.Понятие пространства и времени

Время и пространство – это формы существования и движения материи.

Пространство - фундаментальное (наряду с временем) понятие человеческого мышления, отображающее множественный характер существования мира, его неоднородность. Множество предметов, объектов, данных в человеческом восприятии одновременно, формирует сложный пространственный образ мира, являющийся необходимым условием ориентации любой человеческой деятельности. [1]

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 ни выделяли, оно не исчезает, а остается.

Как видим, 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).

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: одномерно, однонаправлено.

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.

В современной науке используются понятия биологического, психологического и социального пространства и времени.

Так, биологическое пространство и время характеризует особенности пространственно-временных параметров органической материи. Биологическое бытие человеческого индивида, смену видов растительных и животных организмов, их жизнь и смерть.

Одновременно идёт формирование нового феномена – психологического пространства и времени. Психическая регуляция движения индивида и его предметных действий происходит не только на уровне отражения внешнего физического пространства, но и на основе собственной телесной биомеханики и собственного пространства.

Становление человеческого индивида и личности с необходимостью включает не только биологический и психологический циклы, но и социальный. Он проходит в рамках социогенеза – становления человеческого общества, развитие форм социальной организации и духовной жизни. Одновременно идёт процесс формирования нового феномена – социального пространства и времени. Анализируя этот феномен, К.Ясперс выделяет понятие “осевого времени”.

Осевое время (нем. Achsenzeit) — термин, введённый немецким философом Карлом Ясперсом для обозначения периода в истории человечества, во время которого на смену мифологическому мировоззрению пришло рациональное, философское, сформировавшее тот тип человека, который существует поныне. Ясперс датирует осевое время 800—200 годами до нашей эры. По его мнению, все учения осевого времени (которые в изменённом виде существуют до сих пор) отличаются рационализмом и стремлением человека к переосмыслению существовавших до этого норм, обычаев и традиций. Некоторые доосевые цивилизации (Древний Египет, ассиро-вавилонская цивилизация) не смогли приспособиться к изменениям и прекратили своё существование.[2]

2. Современные представления о пространстве и времени

Традиционное понимание пространства, как трехмерной схемы расположения одновременно существующих объектов. Время показывает последовательность явлений, существовавших и существующих, а также тех, которые будут существовать, т.е. смены явлений от прошлого к будущему.

В отличие от пространства, в каждую точку которого можно снова и снова возвращаться (и в этом отношении оно является как бы обратимым), время - необратимо и одномерно. Оно течет из прошлого через настоящее к будущему. Нельзя возвратиться назад в какую-либо точку времени, но нельзя и перескочить через какой-либо временной промежуток в будущее. Отсюда следует, что время составляет как бы рамки для причинно-следственных связей. Некоторые утверждают, что необратимость времени и его направленность определяются причинной связью, так как причина всегда предшествует следствию. Однако очевидно, что понятие предшествования уже предполагает время. Считается, что прав поэтому Г. Рейхенбах, который пишет: "Не только временной порядок, но и объединенный пространственно-временной порядок раскрываются как упорядочивающая схема, управляющая причинными цепями, и, таким образом, как выражение каузальной структуры вселенной".[3]

Практически всеми признано, что пространство и время объективны и реальны, они существуют независимо от сознания людей и познания ими мира. Взгляды И. Канта на время и пространство как субъективные формы созерцания опровергнуты новейшими достижениями науки.

Изменение представлений о пространстве и времени началось после перехода от механистических взглядов в теории света, представляющих свет как волновое движение среды, обладающей упругими свойствами, к представлению света как электромагнитного поля. Эти открытия, сделанные в 19 веке Максвеллом, Фарадеем и др., исключили из рассмотрения понятия Ньютона о световом эфире и абсолютной точке отсчета. [4]

Опыт Майкельсона был повторно проведен уже во второй половине 20 века с использованием очень точных по монохромности лазерных источников света и был получен тот же результат - скорость света постоянна и не зависит ни от положения источника света, ни от положения наблюдателя.

Следующим этапом в исследовании вопроса пространства и времени были предложения Лоренца, показавшие, что быстродвижущиеся тела несколько изменяют (уменьшается) свои размеры. Но это предложение – сокращение Лоренца не решало многих вопросов, появившихся у физиков в связи с полученными новыми результатами.

Читайте также: