Пространство и время в астрономии сообщение

Обновлено: 25.06.2024

Диалектический материализм исходит из того, что "в мире нет ничего, кроме движущейся материи, и движущаяся материя не может двигаться иначе, как в пространстве и во времени". Пространство и время, здесь выступают в качестве фундаментальных форм существования материи. Классическая физика рассматривала пространственно - временной континуум как универсальную арену динамики физических объектов. В прошлом веке представители неклассической физики (физики элементарных частиц, квантовой физики и др.) выдвинули новые представления о пространстве и времени, неразрывно связав эти категории между собой. Возникли самые разные концепции: согласно одним, в мире вообще ничего нет, кроме пустого искривленного пространства, а физические объекты являются только проявлениями этого пространства. Другие концепции утверждают, что пространство и время присущи лишь макроскопическим объектам. Наряду с интерпретацией времени – пространства философией физики существуют многочисленные теории философов, придерживающихся идеалистических взглядов, так Анри Бергсон утверждал, что время может быть познано только нерациональной интуицией, а научные концепции, представляющие время, как имеющее какое-либо направление, неверно интерпретируют реальность.

Начинать исследование целесообразно с представлений античной натурфилософии, анализируя затем весь процесс развития пространственно - временных представлений вплоть до наших дней.

Основное понятия пространства и времени

Пространство и время, всеобщие формы существования материи. Пространство и время не существуют вне материи и независимо от неё.

Однако в реальной действительности пространственные и временные отношения связаны друг с другом. Их непосредственное единство выступает в движении материи; простейшая форма движения — перемещение — характеризуется величинами, которые представляют собой различные отношения пространства и времени (скорость, ускорение) и изучаются кинематикой. Современная физика обнаружила более глубокое единство пространства и времени, выражающееся в совместном закономерном изменении пространственно-временных характеристик систем в зависимости от движения последних, а также в зависимости этих характеристик от концентрации масс в окружающей среде.

Для измерения пространственных и временных величин пользуются системами отсчёта.

По мере углубления знаний о материи и движении углубляются и изменяются научные представления о пространстве и времени. Поэтому понять физический смысл и значение вновь открываемых закономерностей пространства и времени можно только путём установления их связей с общими закономерностями взаимодействия и движения материи.

Понятия пространства и времени являются необходимой составной частью картины мира в целом, поэтому входят в предмет философии. Учение о пространстве и времени углубляется и развивается вместе с развитием естествознания и прежде всего физики. Из остальных наук о природе значительную роль в прогрессе учения о пространстве и времени сыграла астрономия и в особенности космология.

Пространственно-временные отношения подчиняются не только общим закономерностям, но и специфическим, характерным для объектов того или иного класса, поскольку эти отношения определяются структурой материального объекта и его внутренними взаимодействиями. Поэтому такие характеристики, как размеры объекта и его форма, время жизни, ритмы процессов, типы симметрии, являются существенными параметрами объекта данного типа, зависящими также от условий, в которых он существует. Особенно специфичны пространственные и временные отношения в таких сложных развивающихся объектах, как организм или общество. В этом смысле можно говорить об индивидуальных пространствах и времени таких объектов (например, о биологическом или социальном времени).

Основные концепции пространства и времени

Важнейшие философские проблемы, относящиеся к пространству и времени, — это вопросы о сущности пространства и времени, об отношении этих форм бытия к материи, об объективности пространственно-временных отношений и закономерностей.

Ньютон подверг критике идею Р. Декарта о заполненном мировом пространстве, т. е. о тождестве протяжённой материи и пространства.

Концепция пространства и вермени, разработанная Ньютоном, была господствующей в естествознании на протяжении 17—19 вв., т.к. она соответствовала науке того времени — евклидовой геометрии, классической механике и классической теории тяготения. Законы ньютоновой механики справедливы только в инерциальных системах отсчёта. Эта выделенность инерциальных систем объяснялась тем, что они движутся поступательно, равномерно и прямолинейно именно по отношению к абсолютному П. и в. и наилучшим образом соответствуют последним.

Однако Лейбницева концепция пространства и времени не играла существенной роли в естествознании 17—19 вв., т.к. она не могла дать ответа на вопросы, поставленные наукой той эпохи. Прежде всего воззрения Лейбница на пространство казались противоречащими существованию вакуума (только после открытия физического поля в 19 в. проблема вакуума предстала в новом свете); кроме того, они явно противоречили всеобщему убеждению в единственности и универсальности евклидовой геометрии; наконец, концепция Лейбница представлялась непримиримой с классической механикой, поскольку казалось, что признание чистой относительности движения не даёт объяснения преимущественной роли инерциальных систем отсчёта. Т. о., современное Лейбницу естествознание оказалось в противоречии с его концепцией пространства и времени, которая строилась на гораздо более широкой философской основе. Только два века спустя началось накопление научных фактов, показавших ограниченность господствовавших в то время представлений о пространстве и времени.

Понятия пространства и времени в философии и естествознании 18—19 вв.

Философы-материалисты 18—19 вв. решали проблему пространства и времени в основном в духе концепции Ньютона или Лейбница, хотя, как правило, полностью не принимали какую-либо из них. Большинство философов-материалистов выступало против ньютоновского пустого пространства. Ещё Дж. Толанд указывал, что представление о пустоте связано со взглядом на материю как на инертную, бездеятельную. Таких же воззрений 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 об отношении пространства и времени к сознанию, восприятию. Дж. Беркли отвергал ньютоновское абсолютное пространство и время, но рассматривал пространственные и временные отношения субъективистски, как порядок восприятий; у него не было и речи об объективных геометрических и механических законах. Поэтому берклианская точка зрения не сыграла существенной роли в развитии научных представлений о пространстве и времени. Иначе обстояло дело с воззрениями И. Канта, который сначала примыкал к концепции Лейбница. Противоречие этих представлений и естественнонаучных взглядов того времени привело Канта к принятию ньютоновой концепции и к стремлению философски обосновать её. Главным здесь было объявление пространства и времени априорными формами человеческого созерцания, т. е. обоснование их абсолютизации. Взгляды Канта на пространство и время нашли немало сторонников в конце 18 — 1-й половине 19 вв. Их несостоятельность была доказана лишь после создания и принятия неевклидовой геометрии, которая по существу противоречила ньютоновому пониманию пространства. Отвергнув его, Н. И. Лобачевский и Б. Риман утверждали, что геометрические свойства пространства, будучи наиболее общими физическими свойствами, определяются общей природой сил, формирующих тела.

Развитие представлений о пространстве и времени в 20 в.

В конце 19 — начале 20 вв. произошло глубокое изменение научных представлений о материи и, соответственно, радикальное изменение понятий пространства и времени. В физическую картину мира вошла концепция поля как формы материальной связи между частицами вещества, как особой формы материи. Все тела, т. о., представляют собой системы заряженных частиц, связанных полем, передающим действия от одних частиц к другим с конечной скоростью — скоростью света. Полагали, что поле — это состояние эфира, абсолютно неподвижной среды, заполняющей мировое абсолютное пространство. Позже было установлено (Х. Лоренц и др.), что при движении тел с очень большими скоростями, близкими к скорости света, происходит изменение поля, приводящее к изменению пространственных и временных свойств тел; при этом Лоренц считал, что длина тел в направлении их движения сокращается, а ритм происходящих в них физических процессов замедляется, причём пространственные и временные величины изменяются согласованно.

Связь пространства и времени с материей выражается не только в зависимости законов пространства и времени от общих закономерностей, определяющих взаимодействия материальных объектов. Она проявляется и в наличии характерного ритма существования материальных объектов и процессов — типичных для каждого класса объектов средних времён жизни и средних пространственных размеров.

Решение вопроса о квантовании пространства и времени тесно связано с проблемами структуры элементарных частиц. Появились исследования, в которых вообще отрицается применимость к субмикроскопическому миру понятий пространства и времени. Однако понятия пространства и времени не должны сводиться ни к метрическим, ни к топологическим отношениям известных типов.

Тесная взаимосвязь пространственно-временных свойств и природы взаимодействия объектов обнаруживается также и при анализе симметрии пространство и времени. Ещё в 1918 (Э. Нётер) было доказано, что однородности пространства соответствует закон сохранения импульса, однородности времени — закон сохранения энергии, изотропности пространства — закон сохранения момента количества движения. Т. о., типы симметрии пространства и времени как общих форм координации объектов и процессов взаимосвязаны с важнейшими сохранения законами. Симметрия пространства при зеркальном отражении оказалась связанной с существенной характеристикой микрочастиц — с их чётностью.

Одной из важных проблем пространства и времени является вопрос о направленности течения времени. В ньютоновой концепции это свойство времени считалось само собой разумеющимся и не нуждающимся в обосновании. У Лейбница необратимость течения времени связывалась с однозначной направленностью цепей причин и следствий. Современная физика конкретизировала и развила это обоснование, связав его с современным пониманием причинности. По-видимому, направленность времени связана с такой интегральной характеристикой материальных процессов, как развитие, являющееся принципиально необратимым.

К проблемам пространства и времени, также обсуждавшимся ещё в древности, относится и вопрос о числе измерений пространства и времени. В ньютоновой концепции это число считалось изначальным. Однако ещё Аристотель обосновывал трехмерность пространства числом возможных сечений (делений) тела. Интерес к этой проблеме возрос в 20 в. с развитием топологии. Л. Брауэр установил, что размерность пространства есть топологический инвариант — число, не изменяющееся при непрерывных и взаимно однозначных преобразованиях пространства. В ряде исследований была показана связь между числом измерений пространства и структурой электромагнитного поля (Г. Вейль), между трехмерностью пространства и спиральностью элементарных частиц. Всё это показало, что число измерений пространства и времени неразрывно связано с материальной структурой окружающего нас мира.

Проблема времени и пространства всегда интересовала человека не только в рациональном, но и на эмоциональном уровне. Люди не только сожалеют о прошлом, но и боятся будущего, не в последнюю очередь потому, что неотвратимый поток времени влечет к их смерти. Человечество в лице своих выдающихся деятелей на протяжении всей своей сознательной истории задумалось над проблемами пространства и времени, немногим из них удалось создать свои теории, описывающие данные фундаментальные атрибуты бытия. Пространство и время лежат в основе нашей картины мира.

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. Тем не менее, как показывает, в том числе и эта работа, вопрос познания пространства и времени, их природы, взаимосвязи и даже наличия во многом остается открытым. Представляется уместным привести высказывание основоположника современного представления о пространстве и времени А. Эйнштейна, – “пространство и время являются способом, которым мы мыслим, а не условиями, в которых мы живем”, в котором во многом отразилась противоречивость и нерешенность проблемы.

1. Аскин Я. Проблема времени. Её физическое истолкование. - М., 1986 г.

2. Ахундов М. Концепции пространства и времени: истоки, эволюция, перспективы. - М., 1982 г.

3. Ахундов М. Пространство и время в физическом познании. - М., 1982 г.

4. Еремеева А. Астрономическая картина мира и ее творцы. - М., 1984 г.

5. Рейхенбах Г. Философия пространства и времени. - М., 1985 г.

6. Эйнштейн А. Собрание научных трудов в четырёх томах. Том I. Работы по теории относительности 1905-1920. - М., 1965 г.

7. Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. - М., 1967 г.

Словарь основных понятий

Мате́рия (от лат. materia — вещество) — философская категория для обозначения объективной реальности, которая отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них (объективно).

Движение — философская категория, отражающая любые изменения в мире.

Естествозна́ние — область науки, изучающая совокупность естественных наук, взятая как целое.

Динамика (от греч. dynamikós — сильный, от dýnamis — сила), раздел механики, посвящённый изучению движения материальных тел под действием приложенных к ним сил.

Антропоморфизм (от антропо. и греч. morpho — вид), уподобление человеку, наделение человеческими психическими свойствами предметов и явлений неживой природы, небесных тел, животных, мифических существ.

Инерциальная система отсчёта, система отсчёта, в которой справедлив закон инерции: материальная точка, когда на неё не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

Неевклидовы геометрии, в буквальном понимании — все геометрические системы, отличные от геометрии Евклида.

На протяжении всей истории человечества времени отводилась важная роль. Время в астрономии, как и в любой сфере, играет важную и интересную роль. В своем роде, это продолжительность любого действия, оценка самой жизнидеятельности. Представьте, если бы его не было, то как бы мы определяли все вокруг.

Сутки Земли

Юлианские дни

Астрономы приняли определенную порядковую нумерацию дней. В ней существует цикл длиной 28 лет. В нём все дни и недели повторяются.

Данный способ измерения разработан Джоном Гершелем в 1849 году. Счёт времени начался с полудня 1 апреля с 4713 года до нашей эры. А предложил его использовать Иосиф Скалигер. Кстати, он и назвал его юлианским, в честь отца Юлия

Джон Гершель

Звёздное время в астрономии

Звёздные сутки соответствуют дистанции между двумя последовательными вершинами.

Такое время в астрономии можно определить как часовой угол точки весеннего равноденствия. Более того, по этому месту отсчитывают звёздное время.

Звёздные сутки подразумевают продолжительность оборота Земли вокруг своей оси. Их делят на часы, минуты и секунды. В одном году звездных суток больше на один, чем в средних солнечных.
Как видно, звёздные сутки короче, чем средние солнечные. Установленная разница составляет 3 минуты 56 секунд.

Притом, время обращения Земли к точке весеннего равноденствия всегда одно и то же. Итак, сутки постоянны.

Солнечное время в астрономии

Применение звёздного времени удобно в астрономии, но не для обыденной жизни человека. Поэтому было принято такое понятие как солнечное время.
Этот отрезок времени зависит от изменения часового угла Солнца.

Данный порядок расчёта времени основан на интервале между двумя последовательными кульминациями Солнца. Кстати, большую роль играет были эти кульминации верхними или нижними. От этого различают полдень сейчас или полночь.

Истинное и среднее солнечное время в астрономии

Солнечное время бывает истинным и средним. Зависит это того, по какому Солнцу его определяют.

Истинные солнечные сутки это время оборота Земли касательно Солнца.
Началом таких суток принято считать истинную полночь, то есть период нижней кульминации Солнца.

Солнечне часы

Передвижение солнца неравномерно. В результате этого, солнечные сутки 22 декабря длиннее, чем 23 сентября почти на одну минуту. Но такая неточность неудобна для расчёта.

В нашей жизни сутки составляют 24 часа. Как правило, измеряют всё в секундах. Кроме того, для определения времени человек различает утро, день, вечер и ночь. Это зависит, прежде всего, от того, где расположено Солнце относительно отдельного меридиана.

А вот средние солнечные сутки используются для точного определения времени.
Это время между двумя относительными кульминациями среднего экваториального Солнца на одном меридиане. Лучше сказать, что средние солнечные сутки соответствуют среднему значению истинных солнечных.

Эклиптическое Солнце размеренно двигается со средней скоростью Солнца. Сходятся они примерно 3 января и 4 июля.
Экваториальное также равномерно, но совпадает с эклиптическим солнцем в точке весеннего равноденствия. Среднее экваториальное солнце постоянно и равномерно относительно истинному солнечному времени.

Эклиптика

Поясное время

В общем, используется оно в основном в географии.
Из школьных знаний нам известно, что Земля делится на меридианы. Всего их 24 и они отстают друг от друга на 15 градусов долготы.
Принято считать, что начальный меридиан с нулевой долготой является основным. Его ещё называют всемирным.
Меридианы простираются с запада на восток.
Такое время в соседних поясах отличается на один час. Для того, чтобы вычислить время отдельного пояса, необходимо узнать номер пояса.

Меридианы

Собственно говоря, поясное время это время часового пояса. Принято считать, что день состоит из 24 часов и начинается в полночь.

Декретное время

Например, на территории России выделено на 9 часовых поясов. В 1930 году определили понятие декретного времени. К поясному добавили один час.

Чаосвые пояса мира

Декретное время также называют московским.

Это определение времени по подразумевает использование времени соседнего пояса. Иначе говоря, декретное время это поясное время плюс один час.
По новым понятиям его называют местным временем.

Эфемеридное время

Это шкала времени, определяющая секунды. Расчёт такого времени не зависит от скорости вращения Земли.
Вдобавок, оно является основной единицей времени. Ввел это понятие в 1952 году Дж. М. Клеменс.

Эфемеридное время постоянно и применяется, на самом деле, для удобства исчисления.

Как видно, время отражает продолжительность чего-либо. Надо полагать, это самое уникальное течение и величина, которую определил человек. Помимо всего, для его расчёта придумали множество способов.

Время

Безусловно, время очень много значит для человека. Так как это одна из основных составляющих его жизни.
Что будет дальше покажет нам время.

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.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Пространство и время – фундаментальные категории современного естествознания. Физические, биологические, географические и другие величины непосредственно или опосредованно связаны с пространственно-временными характеристиками объектов. Проблемы пространства и времени во многом решаются в рамках господствующей в конкретную эпоху парадигмы. Картинам мира разных исторических эпох с присущими им культурами соответствовали свои пространственно-временные представления. Более того, выбор самих моделей пространства и времени зависит от конкретных целей и масштабов, в которых существует изучаемое явление или объект.

Прошло более 2500 лет с той поры, как было положено начало осмыслению времени и пространства, тем не менее, и интерес к проблеме и споры философов, физиков и представителей других наук вокруг определения природы пространства и времени нисколько не снижаются. Значительный интерес к проблеме пространства и времени естественен и закономерен, влияния данных факторов на все аспекты деятельности человека нельзя переоценить.

Целью данного реферата является рассмотрение и изучение современных представлений о пространстве и времени.

В соответствии с поставленной целью в работе предполагается решить следующие задачи :
- рассмотреть представления о пространстве;
- изучить представления о времени.

Понятие пространства

В обыденном восприятии под пространством понимают некую протяженную пустоту, в которой могут находиться какие-либо предметы. Однако между небесными телами есть некоторое количество вещества, да и физический вакуум содержит виртуальные частицы. В науке пространство рассматривается как физическая сущность, обладающая конкретными свойствами и структурой.

Пространство – характеристика протяженности материальных объектов и процессов. Количественным выражением пространства является расстояние, которое в системе единиц СИ измеряется в метрах.

Абсолютность пространства означает его независимость от материи (также от движения и времени). То есть по классическим представлениям пространство служит вместилищем материи.

Однородность пространства означает, что во всех его точках физические свойства пространства одинаковы.

Непрерывность пространства означает, что какой бы малый объем
его мы не выделяли, оно не исчезает, а остается.

Современные концепции о физических свойствах пространства оказываются диаметрально противоположны классическим концепциям:

- пространство неоднородно, т.е. его физические свойства различаются в разных точка;

- пространство дискретно, т.е. перестает существовать ниже некоторой малой длины, так называемого кванта пространства.

Пространство имеет свои геометрические характеристики. Точки зрения классических концепций: пространство трехмерно, двунаправлено и неевклидово.

Мерность пространства означает число независимых координат, необходимых и достаточных для точного задания положения материальной точки.

Двунаправленность пространства означает, что положительные и отрицательные направления осей координат равноправны.

Евклидовость пространства означает, что для него выполняются правила Евклида – математика эпохи эллинизма. По современным концепциям естествознания классические геометрические характеристики пространства, если и выполняются, то приблизительно (неевклидово).

Специфическими пространственным свойствами являются:

1. Конкретные пространственные формы и размеры тел, их положение по отношению друг к другу, скорость перемещения.

2. Наличие у них внутренней симметрии или асимметрии. Различные виды симметрии свойственны макромиру и микромиру, являясь фундаментальным свойством неживой природы. Живому веществу присуще свойство пространственной асимметрии, которым обладает уже молекула живого вещества.

3. Изотропность и однородность пространства. Изотропность означает отсутствие выделенных направлений (верха, низа и других), независимость свойств тел, движущихся по инерции, от направления их движения. Полная изотропность присуща лишь вакууму, а в структуре вещественных тел проявляется анизотропия в распределении сил связи. Они расщепляются в одних направлениях лучше, чем в других. Точно так же полная однородность, свойственная лишь абстрактному евклидовому пространству, является идеализацией. Реальное пространство материальных систем неоднородно, различается метрикой и значениями кривизны в зависимости от распределения тяготеющих масс.

Понятие времени

Время – характеристика продолжительности материальных процессов. Количественным выражением такой характеристики является промежуток времени, который в системе СИ измеряется в секундах.

На протяжении истории естествознания представления ученых о времени изменялось. Платоновская концепция времени во многом близка к современной.

Современные концепции о физических свойствах времени противоположны классическим представлениям:

- время неоднородно, т.е в разных точках пространства течет по-разному.

- время дискретно, т.е. перестает существовать для промежутка времени, меньшего некой предельно малой величины, так называемого кванта времени.

Геометрические характеристики времени:

Свойство одномерности времени означает, что для его задания (описания промежутка времени) достаточно одной числовой оси – хронологической. Начало отсчета может быть задано произвольно, масштаб тоже (в годах, веках).

Свойство однонаправленности означает, что время течет в одном направлении - из прошлого в будущее.

Специфическими свойствами времени являются:

1. Конкретная длительность существования материальных систем от их возникновения до распада, ритмы процессов в них, соотношение между циклами изменений.

2. Скорость протекания процессов, темпы развития и соотношение между ними на разных этапах эволюции. С увеличением скорости движения тел и в мощных полях тяготения происходит относительное замедление всех процессов в телах, их собственное время как бы сокращается по отношению ко времени внешних систем.

Конечность скорости распространения взаимодействий обусловливает относительность одновременности в различных системах. События, одновременные в одной системе, могут быть неодновременными по отношению к другой системе, движущейся относительно первой. Все это приводит к тому, что во Вселенной отсутствует единое время, как и одно единое пространство. Каждая относительно меньшая материальная система существует и движется в пространстве и во времени большей системы, и между ними существует двусторонняя взаимосвязь.

Пространство-время — физическая модель , дополняющая пространс тво равноправным временным измерением и, таким образом, создающая новую теоретико-физическую конструкцию, которая называется пространственно-временным континуумом. В соответствии с теорией относител ьности , Вселенная имеет три пространственных измерения и одно временное измерение. Пространство-время неразрывно.

В контексте теории относительности время неотделимо от трех пространственных измерений и зависит от скорости наблюдателя.

Концепция пространства-времени сыграла исторически ключевую роль в создании геометрической теории гравитации. В рамках общей теории отн осительности гравитационное поле сводится к проявлениям геометрии четырехмерного пространства-времени, которое в этой теории не является плоским (гравитационный потенциал в ней отождествлен с метрикой пространства-времени).

Количество измерений, необходимых для описания Вселенной, окончательно не определено.

Первый развёрнутый вариант модели естественного объединения пространства и времени, пространство Минковского , был создан Германом Минковским в 1908 году на основе специальной теории относительности Эйнштейна , а несколько ранее (в 1905 году ), существенное продвижение на этом пути сделал Анри Пуанкаре , заложивший основы четырехмерного пространственно-временного формализма.

Пространство и время в античной философии

Для того, чтобы узнать современные представления о пространстве и времени, прежде всего, следует узнать, как представляли его в античной философии.

Рациональные идеи, согласующиеся с сегодняшними представлениями о времени и пространстве можно найти в учениях почти всех античных мыслителей. Так в учении Гераклита центральное место занимает идея всеобщего изменения – в одну реку нельзя войти дважды. Атомизм Демокрита и система Аристотеля – две наиболее полные античные доктрины о пространстве и времени.

Демокрит во многом предвосхитил фундаментальные открытия ученых прошлого века. Он сказал, что всё природное многообразие состоит из мельчайших частичек материи (атомов), которые двигаются, сталкиваются и сочетаются в пустом пространстве. Атомы (бытие) и пустота (небытие) являются первоначалами мира. По Демокриту атомы физически неделимы. Они не возникают и не уничтожаются, их вечность проистекает из отсутствия начала у времени. Атомы двигаются в пустоте. Атомы в сочетании с пустотой образуют всё содержание реального мира. В основе атомов лежат амеры. Отсутствие у амеров частей служит критерием математической неделимости. Атомы не распадаются на амеры, а последние не существуют в свободном состоянии.

Характеризуя систему Демокрита как теорию структурных уровней материи - физического (атомы и пустота) и математического (амеры), мы сталкиваемся с двумя пространствами: непрерывное физическое пространство и математическое пространство, основанное на амерах. У Демокрита сложились представления о природе времени и движения. Они были развиты Эпикуром в стройную систему. Эпикур рассматривал свойства механического движения исходя из дискретного характера пространства и времени. Например, он сказал, что все атомы движутся с одинаковой скоростью.

Дальнейший анализ времени ведётся Аристотелем на физическом уровне, где основное внимание он уделяет взаимосвязи времени и движения. Аристотель показывает, что время немыслимо, не существует без движения, но оно не есть и само движение. В такой модели времени впервые реализована реляционная концепция.

Пространство для Аристотеля выступает в качестве некоего отношения предметов материального мира, оно понимается как объективная категория, как свойство природных вещей.

Механика Аристотеля функционировала лишь в его модели мира. Она была построена на очевидных явлениях земного мира. Но это лишь один из уровней космоса Аристотеля. Его космологическая модель функционировала в неоднородном конечном пространстве, центр которого совпадал с центром Земли. Космос был разделен на два уровня: земной и небесный. Земной уровень состоял из четырёх стихий - земли, воды, воздуха и огня; небесный - из эфирных тел, пребывающих в бесконечном круговом движении.

Аристотелю удалось создать самую совершенную, для своего времени модель пространства – времени. Она просуществовала более двух тысячелетий.

Измерить время и выбрать единицы его измерения можно с помощью любого периодического движения, но, для того чтобы полученная величина была универсальной, необходимо использовать движение с максимальной скоростью. В современной физике это скорость света, в античной и средневековой философии - скорость движения небесной сферы.

Специальная теория относительности, созданная в 1905 г. А. Эйнштейном, стала результатом обобщения и синтеза классической механики Галелея - Ньютона и электродинамики Максвелла - Лоренца. “Она описывает законы всех физических процессов при скоростях движения, близких к скорости света, но без учета поля тяготения. При уменьшении скоростей движения она сводится к классической механике, которая, таким образом, оказывается ее частным случаем”.

Исходным пунктом этой теории стал принцип относительности. Классический принцип относительности был сформулирован еще Г. Галилеем: “Если законы механики справедливы в одной системе координат, то они справедливы и в любой другой системе, движущейся прямолинейно и равномерно относительно первой”. Такие системы называются инерциальными, поскольку движение в них подчиняется закону инерции, гласящему: “Всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если только оно не вынуждено изменить его под влиянием движущихся сил”.

Галилей разъяснял это положение различными наглядными примерами. Представим путешественника в закрытой каюте спокойно плывущего корабля. Он не замечает никаких признаков движения. Если в каюте летают мухи, они отнюдь не скапливаются у задней стенки, а спокойно летают по всему объему. Если подбросить мячик прямо вверх, он упадет прямо вниз, а не отстанет от корабля, не упадет ближе к корме. Из принципа относительности следует, что между покоем и движением - есть оно равномерно и прямолинейно - нет никакой принципиальной разницы. Разница только в точке зрения. Например, путешественник в каюте корабля с полным основанием считает, что книга, лежащая на его столе, покоится. Но человек на берегу видит, что корабль плывет, и он имеет все основания считать, что книга движется и притом с той же скоростью, что и корабль. Так движется на самом деле книга или нет? На этот вопрос, очевидно, нельзя ответить просто “да” или “нет”. Спор между путешественником и человеком на берегу был бы пустой тратой времени, если бы каждый из них отстаивал только свою точку зрения и отрицал точку зрения партнера. Они оба правы, и чтобы согласовать позиции, им нужно только признать, что книга покоится относительно корабля и движется относительно берега вместе с кораблем. Таким образом, слово “относительно” в названии принципа Галилея не скрывает в себе ничего особенного. Оно не имеет никакого иного смысла, кроме того, который мы вкладываем в движение о том, что движение или покой - всегда движение или покой относительно чего-то, что служит нам системой отсчета. Это, конечно, не означает, что между покоем и равномерным движением нет никакой разницы. Но понятие покоя и движения приобретают смысл лишь тогда, когда указана точка отсчета.

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

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

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

Читайте также: