Время реферат по физике

Обновлено: 08.07.2024

Цель реферата – изучить понятие, свойства и концепции времени.

Задачи реферата – определить свойства времени; рассмотреть принятые в науке концепции времени; определить особенности отсчета времени.

Рассмотрены понятие времени, свойства времени, а также изучены теории (они также могут быть частью более общих теорий и философских учений), пытающиеся обосновать и описать явление времени. Сделано заключение, что единой общепризнанной теории, объясняющей и описывающей такое понятие как Время, на данный момент не существует.

2. ПРИНЯТЫЕ В НАУКЕ КОНЦЕПЦИИ ВРЕМЕНИ…………………………….. 9

С давних пор человечество интересуется понятием времени. Оно является самым загадочным свойством природы. Даже в наше современное время мы не находим ответа на те вопросы которыми интересовались не только философы и ученные но и простые обыватели.

Время — одно из основных понятий философии и физики, условная сравнительная мера движения материи, а также одна из координат пространства-времени, вдоль которой протянуты мировые линии физических тел.

В философии — это необратимое течение (протекающее лишь в одном направлении — из прошлого, через настоящее в будущее), внутри которого происходят все существующие в бытии процессы, являющиеся фактами. Тем не менее существуют теории с симметричным временем, например, теория Уилера-Фейнмана.

В количественном (метрологическом) смысле понятие время имеет три аспекта: координаты события на временной оси. На практике это текущее время: календарное, определяемое правилами календаря, и время суток, определяемое какой-либо системой счисления (шкалой) времени (примеры: местное время, всемирное координированное время); относительное время, временной интервал между двумя событиями; субъективный параметр при сравнении нескольких разночастотных процессов.

Так что же такое, понятие – время, реально ли течение времени или же это лишь иллюзия человеческого разума, представляет ли время некую первичную, само себя определяющую сущность или же оно есть нечто вторичное, производное, зависимое от чего-то другого, более фундаментального.

Анализируя труды философов и ученных, подтверждается заинтересованность исследователей в данной проблематике, что не позволяет считать окончательно решенными вопросы, связанные со временем, поэтому и на современном этапе данная тема является актуальной.

Цель работы: изучить понятие, свойства и концепции времени.

1. Определить свойства времени.

2. Рассмотреть принятые в науке концепции времени.

3. Определить особенности отсчета времени.

1. СВОЙСТВА ВРЕМЕНИ

Большинство современных ученых полагают, что различие между прошлым и будущим является принципиальным. Согласно современному уровню развития науки, информация переносится из прошлого в будущее, но не наоборот. Второе начало термодинамики указывает также на накопление в будущем энтропии.

Таким образом, Второй закон термодинамики является тривиальным, так как энтропия растет со временем, потому что мы измеряем время в том направлении, в котором растет энтропия[6].

Также существует космологическое направление времени, где начало времени - большой взрыв, а течение времени зависит от расширения Вселенной.

Поскольку состояния всего нашего мира зависят от времени, то и состояние какой-либо системы тоже может зависеть от времени, как обычно и происходит. Однако в некоторых исключительных случаях зависимость какой-либо величины от времени может оказаться пренебрежимо слабой, так что с высокой точностью можно считать эту характеристику независящей от времени.

Если такие величины описывают динамику какой-либо системы, то они называются сохраняющимися величинами, или интегралами движения. Например, в классической механике полная энергия, полный импульс и полный момент импульса изолированной системы являются интегралами движения.

Различные физические явления можно разделить на три группы:

- стационарные — явления, основные характеристики которых не меняются со временем. Фазовый портрет стационарного явления описывается неподвижной точкой;

- нестационарные — явления, для которых зависимость от времени принципиально важна. Фазовый портрет нестационарного явления описывается движущейся по некоторой траектории точкой. Они, в свою очередь, делятся на:

- периодические — если в явлении наблюдается четкая периодичность (фазовый портрет — замкнутая кривая);

- квазипериодические — если они не являются в строгом смысле периодическими, но в малом масштабе выглядят как периодические (фазовый портрет — почти замкнутая кривая);

- хаотические — апериодические явления (фазовый портрет — незамкнутая кривая, заметающая некоторую площадь более или менее равномерно, аттрактор);

- квазистационарные — явления, которые, строго говоря, нестационарны, но характерный масштаб их эволюции много больше тех времен, которые интересуют в задаче.

Выводы по разделу один

Время характеризуется своей направленностью. Время определяется в некой системе отсчета, которая может быть как неравномерная (процесс вращения Земли вокруг Солнца или человеческий пульс), так и равномерная. Согласно современному уровню развития науки, информация переносится из прошлого в будущее, но не наоборот. Второе начало термодинамики указывает также на накопление в будущем энтропии. Существует космологическое направление времени, где начало времени - большой взрыв, а течение времени зависит от расширения Вселенной.

2. ПРИНЯТЫЕ В НАУКЕ КОНЦЕПЦИИ ВРЕМЕНИ

Единой общепризнанной теории, объясняющей и описывающей такое понятие как Время, на данный момент не существует. Выдвигается множество теорий (они также могут быть частью более общих теорий и философских учений), пытающихся обосновать и описать это явление.

В классической физике время — это непрерывная величина, априорная характеристика мира, ничем не определяемая. В качестве основы измерения используется некая, обычно периодическая, последовательность событий, которая признается эталоном некоторого промежутка времени. На этом основан принцип работы часов.

В термодинамике время необратимо, благодаря существованию закона возрастания энтропии замкнутой системы. Энтропия замкнутой системы может только увеличиваться с течением времени или оставаться постоянной[5].

Такова же роль времени и в квантовой механике: несмотря на квантование почти всех величин, время осталось внешним, неквантованным параметром. В квантовой механике время необратимо, благодаря взаимодействию в процессе измерения квантовомеханического объекта с классическим измерительным прибором. Процесс измерения в квантовой механике несимметричен по времени. По отношению к прошлому он дает вероятностную информацию о состоянии объекта. По отношению к будущему он сам создает новое состояние.[1, 40] В квантовой механике имеется соотношение неопределенности для времени и энергии: закон сохранения энергии в замкнутой системе может быть проверен посредством двух измерений, с интервалом времени между ними в , лишь с точностью до величины порядка .[11]

В релятивистской физике (Специальная теория относительности, СТО) постулируются два основных положения:

Скорость света в вакууме одинакова во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга.

Законы природы одинаковы во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга.

Эти постулаты приводят к заключению о том, что события, одновременные в одной системе отсчета, могут быть неодновременными в другой системе отсчета, движущейся относительно первой. Таким образом, ход времени зависит от движения системы отсчета. Математически эта зависимость выражается через преобразования Лоренца.[12] Пространство и время теряют свою самостоятельность и выступают как отдельные стороны единого пространственно-временного континуума (Пространство Минковского). Взамен абсолютного времени и расстояния в трехмерном пространстве, сохраняющихся при преобразованиях Галилея, появляется понятие инвариантного интервала, сохраняющегося при преобразованиях Лоренца.[1,53]

Как показывает опыт, в физике элементарных частиц время обратимо во всех процессах, кроме распада нейтральных мезонов и некоторых других тяжелых частиц (Нарушение CP-инвариантности)[1, 54].

Общая теория относительности (ОТО), опираясь на принцип эквивалентности сил гравитации и инерции, обобщила понятие четырехмерного пространства-времени Минковского на случай неинерциальных систем отсчета и полей тяготения.[5]. Метрические свойства пространства-времени в каждой точке под влиянием поля тяготения становятся различными. Влияние гравитационного поля на свойства четырехмерного пространства-времени описывается метрическим тензором. Вблизи массивных тел (в точках с большим абсолютным значением гравитационного потенциала) ход времени всегда замедляется по сравнению с ходом времени вдали от них (в точках с меньшим абсолютным значением гравитационного потенциала). Относительное замедление времени для двух точек слабого постоянного гравитационного поля равно разности гравитационных потенциалов, деленной на квадрат скорости света (Гравитационное красное смещение).

Как же они работают? Что же все-таки такое время? Как оно движется? Существует ли обратимость времени? Возможны ли путешествия во времени? Каково время во Вселенной? Обо всем этом и пойдет речь ниже.

Понятие времени и его измерение

Прежде всего, отметим, что время – понятие физическое, а потому тесно связано с конкретными законами физики. Например, согласно законам физики, период вращения Земли должен оставаться постоянным. Этот факт позволяет определить единицу измерения времени, называемую солнечными сутками. Или, например, законы физики утверждают, что период колебания кварцевой пластинки в генераторе с кварцевой стабилизацией тоже можно применять для измерения времени, причем очень точно. Можно добиться еще более точного подсчета времени, если использовать частоты колебаний электронов в атомах. Наиболее точными считаются атомные часы, основанные на частоте излучения атомов цезия-133.

В настоящее время используются три основные системы измерения времени. В основе каждой из них лежит конкретный физический периодический процесс: 1).вращение Земли вокруг своей оси, 2).обращение Земли вокруг Солнца и 3).излучение (или поглощение) электромагнитных волн атомами или молекулами некоторых веществ (например, того же цезия) при определенных условиях.

В то же время отметим, что основывая понятие времени на физических законах, мы не можем быть точно уверены в их абсолютной правильности.

Взгляды ученых на понятие времени

Время является одним из понятий, которое повсеместно применяется в физике. Развитие взгляда на понятие времени связано с именами нескольких известных ученых: Галилей, Ньютон и Эйнштейн. Начнем с Галилея.

Глубокие размышления о движении тел в природе привели его к принципу относительности, где все зависит от точки отсчета. Например, путешественник, находящийся в каюте плывущего корабля, может точно сказать, что книга на его столе в каюте находится в состоянии покоя. Но в то же время человек на берегу видит, что корабль плывет, а потому книга внутри корабля также совершает движение вместе с кораблем. Галилею удалось выявить силу инерции, которая объединяет тела в абсолютном и относительном покое. Эта сила не проявляет себя, пока тело находится в состоянии покоя или в равномерном прямолинейном движении. Но стоит чуть притормозить его, как начинает проявляться ускорение, а тело по инерции стремится восстановить утраченный покой.

С этой отправной точки отправился дальше Ньютон, родившийся в год смерти Галилея. Ньютон установил, что существует связь между силой и ускорением, но чтобы сделать эту связь полностью определенной пришлось ввести понятие массы тела. Тогда появился второй закон Ньютона, выражаемый формулой F=ma. Первым законом был закон инерции[2] , а третий – сила действия равна силе противодействия. Из этих законов и появилась классическая механика Ньютона. Но чтобы знать скорости и ускорения в этой механике, надо было знать время, в течение которого они действовали. Механика не может существовать без времени, как геометрия без пространства.

Измерять времени было бы хорошо идеально точными часами, ход которых не зависел бы от какого либо движения, а потому нельзя определить, находятся они в покое или движутся. Такие часы принято называть инерциальными. Они смогли бы показывать некое абсолютное время, одинаковое для всей Вселенной.

Основываясь на трудах Ньютона и Галилея, А. Эйнштейн принялся исследовать Вселенную по своему разумению. Эйнштейн задавался вопросами, течет ли время одинаково везде и кто это контролирует. Ответ помогла дать созданная им теория относительности, ядром которой стала аксиома о там, что в пустоте скорость света одинакова во всех ИСО. В вакууме же, рассуждал Эйнштейн, скорость света абсолютна, а значит, равна 300 000 км/с [3] . Кроме того, скорость света является предельно возможной скоростью в природе.

Из логических построений Эйнштейна последовали практические расчеты зависимости течения времени от скорости движения. В движущейся системе координат время замедляется по отношению к неподвижной системе в зависимости от близости скорости движения объекта к скорости света. Отсюда вытекает знаменитый парадокс близнецов.

Этот парадокс выглядит так. Представим себе двух братьев-близнецов. Если один из близнецов отправится в возрасте, например, 20 лет в космическое путешествие к какой-либо звезде со скоростью света, то, пролетев, скажем, туда и обратно за 40 световых лет, он вернется через примерно 11 лет по корабельному времени. На Земле же за это время пройдет примерно 80 лет! Поэтому тот из братьев, который отправился в путешествие к звезде окажется моложе своего брата почти на 80 лет! Почему, спросите вы? В этом и заключается одна из загадок времени.

Расстояние в космосе не случайно измеряется в световых годах. Световой год – это путь, который световой луч может преодолеть, пока на Земле пройдет год. Исходя из этого, можно точно сказать, что глядя на звезды в ночное небо мы видим их не такими, какие ни есть в настоящий момент, а такими, какими они были 40 и более световых лет назад[4] .

Четырехмерное пространство и время Вселенной

Есть и другой интересный вывод, исходящий из теории относительности Эйнштейна и знаний о скорости света. Как уже сказано выше, звезды мы можем видеть не такими, какие они есть в данный момент. Свет распространяется не сразу, а за определенный, пусть и ничтожно малый промежуток времени, и потому воспринимается человеческим глазом тоже не сразу. Свет от лампы распространяется за сотую долю секунды, свет от солнца доходит до нас за восемь минут и т.д. А ведь именно с помощью света мы можем видеть окружающий нас мир. Выходит, мы видим только то, что уже произошло, поскольку пока световые лучи донесут до глаза какую-то информацию, пройдет определенное время. Стало быть, мы живем в прошлом. А раз мы видим прошлое, то время как одна из координат пространства может быть отрицательной. По сути, мы живем в прошлом.

А каково же тогда время во Вселенной? И есть ли там вообще время?

Долгое время считалось, что Вселенная статична и неизменна, а все тела в ней находятся в состоянии покоя.

Из созданной теории относительности Эйнштейн составил свою модель Вселенной. Одним из постулатов в его модели был постулат о том, что Вселенная однородна и пребывает в неизменном состоянии. Если, например, где-то погасла звезда, то на смену ей в другом месте появляется новая. Это также соответствовало классической механике Ньютона – Галилея.

Оказалось, однако, что это не так. Вселенная не статична, а наоборот, динамична. Вещество Вселенной, как показали формулы и математические выкладки Фридмана[5] , должно либо расширяться, либо сжиматься. Кроме того, не может Вселенная быть статичной и потому, что на все тела во Вселенной действует сила небесного тяготения, ничем не уравновешиваемая[6] , а потому тела во Вселенной находятся в состоянии движения: планеты, звезды, галактики и т.д. Значит, это движение можно измерять с помощью четырех мерной системы координат.

Черные дыры и время. Обратимость

Представим себе такую картину. В яблоке поселился червяк. Вместо того чтобы перемещаться из одной точки в другую по поверхности яблока, он просто прогрызает ходы внутри него, делая более короткий путь. Оказывается, подобные туннели существуют во Вселенной.

Суть теории относительности Эйнштейна здесь заключается в том, что пространство не плоское, а изогнутое и деформированное под воздействием массы и энергии. Иначе говоря, наше пространство загибается в четвертое измерение. Пространство и время в нашем понимании теряют свой привычный вид. Появляется понятие искривленности пространства и времени[7] .

Возможна ли их транспортная функция? Трудно дать однозначный ответ на этот вопрос. Во-первых, неизвестно, будет ли ощущать сопротивление внутри дыры предмет, попавший в нее. Во-вторых, неясно, куда этот туннель может привести. Нам также не известна природа этих дыр. Не известен механизм их образование и не известно, пожалуй, главное: какая сила действует внутри дыры, если она затягивает в себя даже свет?

Черные дыры предоставляют возможность путешествия во времени. Но здесь возникают две сложности. Первая: чтобы попасть в прошлое, придется предварительно двигать черную дыру с околосветовой скоростью в течение примерно 100 лет. И вторая сложность – это нарушение причинно-следственной цепи. Никто не знает, что произойдет, если следствие повлияет на причину…

Есть предположение, что процесс поглощения вещества черными дырами может прекратиться. То, что нам известно о строении Вселенной сегодня, позволяет считать, что энергия не уходит безвозвратно. Если черные дыры перестанут поглощать вещество, то, очевидно, будет происходить обратный процесс – выход энергии и вещества наружу. Может возникнуть и такое невообразимое в физике явление, как отрицательная масса. Возможно, что и время тогда пойдет назад, поскольку оно тоже станет отрицательным.

Однако наша повседневная жизнь свидетельствует о том, что никакие события не обладают обратимостью. Но почему же тогда обратимы законы движения? Вопрос непростой. Поэтому о нем говорят не иначе, как о парадоксе обратимости.

Возможно ли путешествовать во времени?

Всем известно, что свет состоит из фотонов. Причем в одних случаях фотон – это материальная частица, а в других – электромагнитная волна. Но вообще говоря, эти понятия о свете как частице или электромагнитной волне введены для удобства расчетов. На самом деле положение света здесь до сих пор спорно. А как быть с гравитацией и временем?

Существует предположение, что существуют гравитационные волны – волнообразные колебания пространства-времени, которые придают времени искривленность и которые распространяются в четырехмерном пространстве также, как распространяется в воздухе звук. При этом гравитационные и электромагнитные волны распространяются с одинаковой скоростью – 300 000 км/с.

Однако зарегистрировать гравитационные волны пока не удалось. Есть пока только предположения, что гравитационные волны могут вполне вести себя как потоки частиц. Поэтому гравитационные волны могут быть родственны электромагнитным колебаниям.

Далее нам следовало бы искать кванты (частицы) времени. Но мы не можем ни подтвердить, ни опровергнуть их наличие. Опираясь на опыт физики, можно лишь сказать, что нет никакого времени, существующего само по себе. Оно всегда связано с каким-либо явлением.

Для того чтобы говорить о возможности путешествий во времени, необходимы эксперименты. Причем поставить такой эксперимент мы пока тоже не можем. Дело в том, что для проведения подобного эксперимента каждая из микрочастиц должна обладать энергией примерно в 109 джоулей! А все земные ускорители могут обеспечить лишь одну миллиардную долю этой энергии. Впрочем, если мы не можем провести эксперимент на Земле, то надо искать условия для его проведения во Вселенной. Многие исследователи здесь предлагают обратить пристальное внимание на вакуум – космическую пустоту[8] , окружающую тела в космосе. Поняв механизм превращений, происходящих внутри вакуума, мы, возможно, в отдаленной перспективе сумеем путешествовать во времени.

Заключение

Любой человек наверняка прекрасно знает, что такое время, пока не думает о нем. Но стоит задуматься, и сразу же перестаешь понимать, что время из себя представляет. Но это вовсе не означает, что не надо думать о нем. Совсем наоборот! Именно на этом пути и лежит возможность создания фантастических машин времени.

Нам еще очень многое предстоит понять в сущности окружающего нас мира, в том числе такой странной и загадочной на сегодняшний день единицы, как время. И в этом нам всегда будут помогать знания и опыт предыдущих поколений и, конечно же, наука. Поэтому, двигаясь каждую минуту вперед, мы будем углубляться в суть времени все глубже.

время черный дыра четырехмерный

Список использованной литературы

1. Чернин А.Д. Физика времени. – М.: Наука, 1987.

[1] Вообще говоря, солнечные сутки на самом деле не составляют ровно 24 часа, а составляют примерно 23 ч. 58 мин. 43 с. Понятие двадцатичетырехчасовых суток является округленным, а значит, более простым в использовании.

2Появление которого, кстати, принадлежит не Ньютону, а Галилею; Ньютон лишь уточнил его формулировку.

[5] Александр Александрович Фридман – советский ученый-математик. В 1924-1925 гг. руководил Главной геофизической обсерваторией. Известен за создание математических соотношений для атмосферных вихрей, имеющие главное значение в теории прогноза погоды. В то же время известен по работе над теорией хаотичных турбулентных движений. В то же время внес большой вклад в дело исследования Вселенной и времени в ней.

[6] Механика Ньютона – Галилея предполагает, что тело находится в состоянии покоя тогда, когда на него либо не действуют никакие силы, либо силы, действующие на него, уравновешивают друг друга.

[7] Лучше всего этот факт демонстрирует неевклидовая геометрия Лобачевского. В ней, к примеру, сумма углов треугольника может не ровняться 180 градусам, или, например, кратчайшим расстоянием между двумя точками необязательно может быть отрезок. Однако такая геометрия неудобна для стандартного понятия пространства.

[8] Судя по некоторым данным, эта пустота может оказаться вовсе не пустотой. Под вакуумом понимают состояние физической системы, при которой в ней нет ни полей, ни частиц. Это состояние наименьшей возможной энергии, но это не значит, что в системе энергии нет вовсе. В вакууме также протекают различные процессы.

Содержание работы

Файлы: 1 файл

РЕФЕРАТ.docx

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………..14

введение

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 временного. В итоге, оптимистические ожидания переросли в осознание того, что ускользает опять целостное проникновение в сущность времени [1, c. 172].

Время многолико. Это и явление Мира, обнаруживающее себя изменениями внутри и вне нас, и способ измерения изменений, именуемый часами, и конструктор человеческого разума, позволяющий описывать и сопоставлять изменения друг с другом. Почему проблемы времени оказываются столь важными для всего человечества? Представления о времени пронизывают и науку, и культуру, и быт, и технологическое окружение человека [1, c. 172; 6].

В своей работе я расскажу, что же такое время, дам понятие времени. А также опишу методы измерения времени, которые весьма разнообразны. Проблемой измерения времени, независимо от способа и системы его отсчёта, занимаются различные разделы науки и техники. Технические средства – счетчики времени (часы и другие приборы) для счёта время и воссоздания его единиц и их долей разрабатываются в хронометрии. Астрономия даёт возможность с помощью специальных наблюдений небесных светил контролировать работу счётчиков времени и определять поправки к шкалам времени.

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ

Уже в глубокой древности в основу измерения больших и малых промежутков времени легли астрономические явления, обусловленные движением небесных светил, прежде всего, Земли и Луны. На современном уровне развития науки представляется, что счет времени Вселенной начат с события, произошедшего почти 15 миллиардов лет назад, после которого Вселенная расширяется. Время измеряют путем наблюдения за периодически повторяющимися процессами. В качестве единицы для измерения больших интервалов времени стал применяться год, определяемый периодом обращения Земли вокруг Солнца; с этой единицей время связан цикл изменений в природе. Более мелкой единицей стал служить цикл смены лунных фаз (синодический месяц), который, несколько изменившись, превратился в существующий поныне месяц [3, c. 280].

Сутки связаны с циклом смены светлого и тёмного времени и обусловлены вращением Земли. Для отсчёта ещё более мелких интервалов времени сутки делились на часы, причём первоначально светлое время суток делилось на 12 дневных часов, а тёмное – на 12 ночных часов, различных по длине и не имеющих постоянной продолжительности в течение года. Позже было введено деление суток на 24 равных часа. Сутки были первой естественной единицей меры времени, регулировавшей труд и отдых. Сейчас понятно, что периодическая смена дня и ночи происходит из-за вращения Земли вокруг своей оси. Есть два вида солнечного времени – истинное и среднее солнечное [3, c. 281].

Промежуток времени между двумя последовательными кульминациями центра Солнца на одном и том же меридиане, равный периоду вращения Земли, называют истинными солнечными сутками. Но измерять ими время тоже неудобно, они в июне короче на 51 с, чем в январе. Дело в том, что Земля движется по орбите вокруг Солнца неравномерно: вблизи перигелия (в январе) ее скорость наибольшая, а вблизи афелия (в июне) — наименьшая (второй закон Кеплера). Потому и истинные солнечные сутки непостоянны, и вместо них используют сутки, равные средней длине истинных солнечных суток за год. Кроме того, из-за движения Солнца по эклиптике происходит видимое годичное движение Солнца с запада на восток, т.е. в направлении против вращения. Ввели понятие среднего Солнца, звездных суток и звездного времени [5].

Звездные сутки определяются периодом вращения Земли вокруг своей оси относительно любой звезды. Но звезды тоже имеют собственные движения. Условились определять длительность звездных суток как промежуток времени между двумя последовательными кульминациями точки весеннего равноденствия, находящейся на одном и том же меридиане. Оказалось, что из-за прецессии средние звездные сутки уменьшаются на 0,0084 секунды, и они на 3 минуты 56 секунд короче средних солнечных. Звездное время очень важно в астрономии, оно определяет положение светил, а в обыденной жизни используется солнечное время. И за среднюю единицу солнечных суток приняли 24 часа 3 минуты 56,5554 секунды звездного времени. Измерение солнечного времени основано на видимом суточном движении Солнца [3, c. 281; 5].
Истинный полдень наступает на разных меридианах Земли в разное время, и для удобства принято соглашение (по идее канадского ученого С.Флешинга) о делении земного шара на часовые пояса, которые проходят через 15 градусов по долготе, начиная с меридиана Гринвича. Это – Лондонский меридиан нулевой долготы, и пояс назван нулевым (западноевропейским). Время 1-го часового пояса (Рим, Берлин, Осло) названо среднеевропейским, а 2-го – восточноевропейским. Всего часовых поясов – 24, внутри каждого пояса время принимается одинаковым – среднепоясным. Но территориальное деление не совпадает с делением на часовые пояса, и часто их проводят приблизительно по рекам или административным границам. Примерно на 180-градусном меридиане происходит по договору линия перемены дат, т. е. день начинается в Японии и на Камчатке, потом в Сибири, Китае и Австралии, затем в Европе и Африке, потом – в Америке и заканчивается на Аляске. При пересечении линии изменения дат на самолете в восточном направлении одно и то же число приписывается двум дням, а в западном — один день теряется. Кроме того, в ряде стран указами вводят часовой сдвиг – переход на зимнее или летнее время. Согласованное решение о введении поясного времени приняли на Международной конференции в 1883 г. В нашей стране, простирающейся на 11 часовых поясов, поясное время ввели в 1919 г., взяв за основу международную систему часовых поясов и существовавшие тогда административные границы [5].

С развитием хозяйственной деятельности человека к проблеме измерения времени стали предъявлять более высокие требования. Совершенствовались приборы для измерения времени – часы, что позволяло вводить всё более точные системы счёта времени применительно к практическим и научным требованиям. В современных часах система счёта времени задаётся тем или иным искусственным периодическим процессом: качанием балансира (морские хронометры, часы в быту и др.), маятника (астрономические часы и др.), колебанием кварцевой пластинки (кварцевые часы). В наиболее точных кварцевых часах стабильность колебаний кварца контролируется квантовыми генераторами, действие которых основано на периодических процессах, происходящих в атомах и молекулах (атомные часы).
Секунда – общепринятая единица времени, примерно с периодом 1 секунды бьется пульс человека. Исторически эта единица связана с делением суток на 24 часа, 1 часа – на 60 минут, 1 минуты – на 60 секунд. До 1964 г. международная единица времени была основана на суточном вращении Земли. Но продолжительность суток оказалась подверженной разным вариациям и зависящей от положения Земли на орбите при ее движении вокруг Солнца. Изменения скорости вращения на протяжении года составляют около 10-8 секунд. Поэтому за стандарт были выбраны средние солнечные сутки 1900 г. Но солнечные сутки примерно на 4 минуты длиннее звездных, т. е. времени поворота на 360° [3, c. 282].

Когда говорят о времени, то подразумевают, что события присущи длительность и порядок последовательности; отношениями между длительностями – ритм (и аритмия); что процессы могут протекать одновременно, а время течет из прошлого через настоящее в будущее. Такое понимание выражает общезначимый смысл, приписывающий фиксированное тождество тому, что тождественным быть не может – становлению и его главному формообразующему принципу – Времени.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4
1 Развитие пространственно-временных представлений в классической механике 5
2 Пространство и время в теории относительности А. Эйнштейна 9
3 Единство и многообразие свойств пространства и времени 16
3.1 Всеобщие свойства пространства и времени. 16
3.2 Общие свойства пространства. 17
3.3 Общие свойства времени. 18
3.4 Специфические и локальные пространственно – временные свойства систем. 20
3.5 Специфические свойства времени. 21
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 22
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 23

Работа содержит 1 файл

КСЕ законченный реферат. 2.doc

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ЧТО ТАКОЕ ВРЕМЯ?

Студент группы ЭиП-177

Чугунова Е.А. Что такое время. – Челябинск: ЮУрГУ, ЭиП-177, 2010, 22 с., библиогр. список - 4 наим.

Цель реферата – узнать, что представляет собой время в понимании различных ученых, физиков.

Рассмотрены представления о времени таких ученых и физиков, как И. Ньютон и А. Эйнштейн. Также выделены свойства времени, свойства пространства и общие свойства двух этих понятий. Сделано заключение.

В чем смысл образования хроноса, пожирающего своих детей? Не в том ли, что сущность времени не только и не столько в непрерывности, поглощении? Время, сжимающее свои челюсти, отплевывает события одно за другим, отделяя их друг от друга. Этот образ является архетипическим, пронизывающим культуру многих народов. Время созидает или разрушает? Не мыслим ли мы время в двух формах: в одной фиксируются паузы и остановки, в другой выражается поток движения и становления? А когда мы говорим о диалектическом единстве этих двух моментов, то не превалирует ли неявно в анализе один из них?

На эти вопросы я и постараюсь найти ответы, раскрывая их подробно в своем реферате.

В материалистической картине мира понятие пространства возникло на основе наблюдения и практического использования объектов, их объемов и протяженности.

Понятие времени возникло на основе восприятия человеком смены событий, предоставленной смены состояний предметов и круговорота различных процессов.

Раскрывая сущность пространства и времени, Ньютон предлагает различать два вида понятий: абсолютные (истинные, материалистические) и относительные (кажущиеся, обыденные) и дает им следующую типологическую характеристику:

- абсолютное, истинное, материалистическое время само по себе и 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

Время и пространство составляют как бы вместилища самих себя и всего

При таком понимании абсолютное пространство и время представлялись некоторыми самодовлеющими элементами бытия, существующими вне и независимо от каких-либо материальных процессов, как универсальные условия, в которые помещена материя.

Этот взгляд близок к субстанциональному пониманию пространства и времени, хотя у Ньютона они и не являются настоящими субстанциями, как материя. Они обладают лишь одним признаком субстанции - абсолютной самостоятельностью существования и независимостью от любых конкретных процессов. Но они не обладают другим важным качеством субстанции -способностью порождать различные тела, сохраняться в их основе при всех изменениях тел. Такую способность Ньютон признавал лишь за материей, которая рассматривалась как совокупность атомов. Правда, материя - тоже вторичная субстанция после Бога, который сотворил мир, пространство и время и привел их в движение. Бог, являясь существом непространственным и вневременным, неподвластен времени, в котором все изменчиво и преходяще. Он вечен в своем бесконечном совершенстве и всемогуществе и является подлинной сущностью всякого бытия. К нему не применима категория времени, Бог существует в вечности, которая является атрибутом Бога. Чтобы полнее реализовать свою бесконечную мудрость и могущество, он создал мир из ничего, творит материю, а вместе с ней пространство и время как условия бытия материи. Но когда-нибудь мир полностью осуществит заложенный в нем при творении божественный план развития и его существование прекратиться, а вместе с миром исчезнут пространство и время. И снова будет только вечность как атрибут Бога и его бесконечная везде сущность. Подобные взгляды выражались в общем виде еще Платоном, Аврелием Августином, Фомой Аквинским и их последователями. Ньютон также разделял эти взгляды.

В этих воззрениях, даже с теологической точки зрения, содержаться глубокие противоречия. Ведь однократный акт творения мира и обреченность его на грядущую гибель не соответствует бесконечному могуществу, совершенству и мудрости Бога. Этим божественным атрибутам более соответствовало бы бесконечное множество актов творения самых различных миров, последовательно сменяющих друг друга в пространстве и времени. В каждом из них реализовывалась бы определенная идея, данная этому миру Богом, а все множество этих идей создавало бы бесконечное пространство и время. Подобные идеи, высказанные в общем виде еще александрийским теологом Оригеном (III в. н.э.) и объявленные вскоре ересью, в Новое время развивались в философии Лейбница, выдвинувшего идею о предустановленной гармонии в каждом из потенциально возможных миров. Лейбниц рассматривал пространство как порядок существования тел, а время - как порядок отношения и последовательность событий. Это понимание составило сущность реляционной концепции пространства и времени, которая противостояла их пониманию как абсолютных и независящих ни от чего реальностей, подвластных только Богу.

Есть концепции (Беркли, Мах, Авенариус и др.), которые ставят пространство и время в зависимость от человеческого сознания, выводя их из способности человека переживать и упорядочивать события, располагать их одно после другого. Так, Кант рассматривал пространство и время как априорные (доопытные) формы чувственного созерцания, вечные категории сознания, аргументируя это ссылкой на стабильность геометрии Евклида в течении двух тысячелетий.

Проблема пространства и времени была тесно связана с концепциями близкодействия и дальнодействия. Дальнодействие мыслилось как мгновенное распространение гравитационных и электрических сил через пустое абсолютное пространство, в котором силы находят свою конечную цель благодаря божественному проведению. Концепция же близкодействия (Декарт, Гюйгенс, Френель, Фарадей), была связана с пониманием пространства как протяженности вещества и эфира, в котором свет распространяется с конечной скоростью в виде волн. Это привело в дальнейшем к понятию поля, от точки к точке которого и передавалось взаимодействие.

Именно это понимание взаимодействия и пространства, развивавшееся в рамках классической физике, было унаследовано и развито далее в XX веке, после крушения гипотезы эфира, в рамках теории относительности и квантовой механики. Пространство и время вновь стали пониматься как атрибуты материи, определяющиеся ее связями и взаимодействиями.

Современное понимание пространства и времени было сформулировано в теории относительности А. Эйнштейна, по-новому интерпретировавшей реляционную концепцию пространства и времени и давшей ей естественно-научное обоснование.

Исходным пунктом этой теории стал принцип относительности. Классический

Из принципа относительности следует, что между покоем и движением - если оно равномерно и прямолинейно - нет никакой принципиальной разницы. Разница только в точке зрения.

Если классический принцип относительности утверждал инвариантность законов механики во всех инерциальных системах отсчета, то в специальной теории относительности данный принцип был распространен также на законы электродинамики, а общая теория относительности утверждала инвариантность законов природы в любых системах отсчета, как инерциальных, так и неинерциальных. Неинерциальными называются системы отсчета, движущиеся с замедлением или ускорением.

В соответствии со специальной теорией относительности, которая объединяет пространство и время в единый четырехмерный пространственно-временной континуум, пространственно-временные свойства тел зависят от скорости их движения. Пространственные размеры сокращаются в направлении движения при приближении скорости тел к скорости света в вакуум (300 000 км/с), временные процессы замедляются в быстродвижущихся системах, масса тела увеличивается.

Находясь в сопутствующей системе отсчета, то есть, двигаясь параллельно и на одинаковом расстоянии от измеряемой системы, нельзя заметить эти эффекты, которые называются релятивистскими, так как все используемые при измерениях пространственные масштабы и части будут меняться точно таким же образом. Согласно принципу относительности, все процессы в инерциальных системах отсчета протекают одинаково. Но если система является неинерциальной, то релятивистские эффекты можно заметить и изменить. Так, если воображаемый релятивистский корабль типа фотонной ракеты отправится к далеким звездам, то после возвращения его на Землю времени в системе корабля пройдет существенно меньше, чем на Земле, и это различие будет тем больше, чем дальше совершается полет, а скорость корабля будет ближе к скорости света. Разница может измеряться даже сотнями и тысячами лет, в результате чего экипаж корабля сразу перенесется в близкое или отдаленное будущее, минуя промежуточное время, поскольку ракета вместе с экипажем выпала из хода развития на Земле.

Проблема : Где можно найти потерянное время?

Тема исследования : Часовые пояса

Актуальность : Из-за разницы во времени могут срываться деловые встречи,а во время переезда у людей могут возникнуть проблемы со здоровьем.Но разница во времени приносит не только минусы,но и плюсы.

Цель исследования : Изучить всё о измерении времени.

Гипотеза : Если хорошо изучить информацию о часовых поясах,то можно найти потерянное время.

Задачи исследования :

Изучить историю измерения времени
Измерение времени в современное мире
Проблема часовых поясов в Волгограде
Как,столкнувшись с проблемой разницы во времени,решить её

Что же такое время?

Время — форма протекания физических и психических процессов, условие возможности изменения. Одно из основных понятий философии и физики, мера длительности существования всех объектов, характеристика последовательной смены их состояний в процессах изменения и развития, а также одна из координат единого пространства-времени, представления о котором развиваются в теории относительности.

Как измеряли время в древности?

История развития методов измерения времени — это путь от первых грубых часов древнего мира, позволявших измерять время с точностью до нескольких минут в сутки, к современным астрономическим часам, позволяющим измерять время с точностью до тысячных и миллионных долей секунды.

Солнечные часы состоят из предмета, дающего резкую и, длинную тень, и циферблата, на котором нанесены деления, соответствующие часам и долям часа. Получение отсчета времени с помощью солнечных часов основано на том, что в течение дня тень, отбрасываемая предметами, освещенными Солнцем, все время изменяется. Ока перемещается, одновременно меняя свою длину: рано утром тени длинные, затем они укорачиваются, а после полудня снова удлиняются. Утром тени обращены к западу, в полдень в нашем северном полушарии — к северу, а вечером — к востоку. В соответствии с этим отсчитывать время можно двумя способами: по длине тени или по ее направлению. Второй способ более удобен и точен.

Первоначально указатель солнечных часов представлял собой палку, вертикально воткнутую в землю, а циферблат состоял из вбитых в землю колышков. Это, пожалуй, самая простая, но далеко не самая удобная форма солнечных часов, так как при вертикальном расположении указателя и горизонтальном расположении циферблата конец тени описывает не окружность, а другую, более сложную кривую, причем изо дня в день, из месяца в месяц расположение этой кривой меняется.

Рис. 1 . Циферблат солнечных часов Андроника

Рис. 2. Песочные часы

Рис. 3. Водяные часы

Рудокопы древнего мира, добывая в шахтах серебро и железо, пользовались своеобразным способом измерения времени: в глиняную лампу, которую брал с собой под землю рудокоп, наливалось такое количество масла, что его хватало на 10 часов горения светильника. Когда масло было на исходе, шахтер знал, что рабочий день кончается, и поднимался наверх.

В Китае употреблялись огненные часы несколько иной конструкции: из специальных сортов дерева, растертого в порошок вместе с благовониями, приготовлялось тесто, из которого раскатывали палочки, придавая им разнообразную форму, например форму спирали (рис 4). Некоторые образцы огненных часов достигали нескольких метров длины; слегка потрескивая и источая аромат, они могли гореть месяцами. Иногда на определенных местах подвешивались металлические шарики, которые при сгорании палочки падали в фарфоровую вазу, производя громкий звон,- получался огненный будильник.

Рис. 4. Китайские огненные часы

Как измеряют время теперь?

Теперь на основе международного соглашения секунда как единица времени определяется таким образом: секунда — это умноженный на 9 192 631 770 период излучения, соответствующий переходу между двумя гипертонкими структурными уровнями основного состояния атома изотопа цезия-133. Конечно же, в качестве точных часов можно использовать и колебания других атомов и молекул.

В 21 веке человечеству не нужно искать сложных путей для измерения времени. Сегодня это может сделать даже ребёнок,если он знает цифры.

Проблема часовых поясов.

На территории (территориях) некоторых стран мира применяется время нескольких часовых поясов. Наибольшее число часовых поясов в материковой части использует Россия — 11.

Некоторые страны расположены во многих часовых поясах за счёт островных и заморских территорий, например:
Великобритания с заморскими территориями — 8 часовых поясов.
США с островными территориями (Американское Самоа, Мидуэй, Виргинские Острова (США), Пуэрто-Рико и т. д.) — 11 часовых поясов.
Франция с заморскими департаментами и прочими территориями (Сен-Пьер и Микелон, Мартиника, Гваделупа, Французская Гвиана, Майотта, Реюньон, Южно-антарктические территории, Новая Каледония, Валлис и Футуна, Французская Полинезия, Клиппертон и ряд других обитаемых и необитаемых островов) — 12 часовых поясов.

Территории большинства стран (включая Францию и Великобританию без их заморских владений и территорий) расположены в одном часовом поясе. Некоторые значительно протяжённые по долготе страны тоже применяют время одного часового пояса. Например, территория Китая расположена в пяти географических часовых поясах, но на всей его территории действует единое Китайское стандартное время.

В некоторых странах на территории административно-территориальных единиц применяется время двух или более часовых поясов. Например, время трёх часовых поясов использует Республика Саха (Якутия), являющаяся субъектом Российской Федерации, и канадская территория Нунавут.

В США и Канаде границы часовых поясов часто разделяют штат, провинцию или территорию, поскольку территориальная принадлежность к тому или иному поясу определяется на уровнях административно-территориальных единиц второго порядка (графства или округа).

Время в Российской Федерации

Переход на летнее время не применяется (сезонный перевод часов отменён в 2011 году).

Ниже приведен пример (по состоянию на 2014 год) с указанием смещения местного времени от UTC в период с 1924 года по настоящее время в городе Волгограде. Смещение от UTC указано без учёта перехода на летнее время (* — ожидаемое смещение после даты осеннего перевода часов).
Волгоград: 3 (1924), 4 (1931), 3* (1988), 2* (1991), 3 (29 сентября 1991, предположительно), 4 (2011), 3 (2014)

Как перенести смену часовых поясов?

Как перенести смену часовых поясов?

Главное средство борьбы с синдромом смены часовых поясов вовсе не кофе, а солнечный свет. Он и только он поможет организму разобраться, когда спать, а когда бодрствовать (когда ночь, а когда день). Прибыв в пункт назначения, первые несколько дней проводите как можно больше времени на свежем воздухе и старайтесь вести образ жизни пещерного человека: вставайте на рассвете, ложитесь после заката.

Спорт по расписанию.
После солнечного света фитнес — главный помощник в борьбе с джет-лэгом. Во-первых, адепты здорового образа жизни привыкают к смене часовых поясов в полтора раза быстрее тех, кто пренебрегает физической активностью, — это доказало исследование, проведенное в 1987 году университетом Торонто. Во-вторых, с помощью физических упражнений можно эффективно перевести внутренние часы. Фитнес ускоряет кровообращение и метаболизм, заставляет сердце биться быстрее и повышает температуру тела. При перелетах на восток лучше всего тренироваться утром, а на запад — во второй половине дня. Но только не вечером, чтобы не сбивать сон.

Первые несколько дней будьте осторожнее с едой: откажитесь от местной экзотики, чтобы не усугублять возможные проблемы с желудком. Лучше придерживайтесь диеты, которая поможет прийти в себя. Если ваша цель не заснуть, ешьте белковую пищу: мясо, птицу, молочные продукты, орехи, она долго переваривается, а значит, заставляет организм работать. Кроме того, побороть сон помогут натуральные энергетики: свекольный и абрикосовый сок, экстракт пшеницы, комбуча (напиток из чайного гриба). Они тонизируют организм, но не обезвоживают его и не нарушают кровообращение. А для избавления от бессонницы ешьте сложные углеводы — коричневый рис, пасту, фрукты.

Многие путешественники предпочитают не мудрить с солнечным светом и диетами, а сразу подключают ударные средства. Лекарств для смены часовых поясов на рынке великое множество, но далеко не все они безопасны и эффективны. Большинство в тех или иных дозах содержат мелатонин — гормон, отвечающий за смену режима день/ночь. Эти таблетки рекомендуют принимать вечером, чтобы обеспечить себе здоровый сон по местному времени. Многочисленные исследования доказывают эффективность приема мелатонина, но последствия его долговременного принятия до сих пор неизвестны.

Можно попробовать гомеопатические препараты — арнику, гельземиум и анамирту. Их комбинация под названием No JetLag Remedy пользуется большой популярностью в Европе и Америке. А еще лучше вместо таблеток при смене часовых поясов заварить пакетик родных трав — донник, мяту, одуванчик и душицу — и ежедневно заваривать их перед сном. Эффект будет ничуть не хуже.

И еще одна хорошая рекомендация: как только прилетите, постарайтесь чем-нибудь себя порадовать.

Но у смены часовых поясов есть и свои плюсы. Предлагаю более подробно о плюсах и минусах смены часовых поясов рассмотреть в презентации.

Заинтересовавшись этой темой,мы решили провести опрос,в результате которого мы получили следующие результаты :

Вывод : Больше половины опрашиваемых знают,что из себя представляет время.

Вывод : Лишь малая часть опрашиваемых знает об измерении времени в далеком прошлом.

Вывод : Больше половины указали правильный результат.

Читайте также: