Пространство и время

 Аристотель начинает  анализ с общего вопроса о  существовании времени,  затем  трансформирует его в вопрос  о существовании делимого времени.  Дальнейший  анализ  времени ведётся  Аристотелем уже 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. 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.

Пространство для Аристотеля выступает в качестве некого 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, просуществовавшую более двух тысячелетий.

• Развитие представлений о пространстве и времени в классической физике

Следующим значительным шагов  в развитии представлений о природе  пространства и времени были работы представителей классической физики. Как и для античных исследователей мира, для представителей классической физики основными были обыденные  представления о пространстве и  времени как о каких-то внешних  условиях бытия, в которые помещена материя и которые сохранились  бы, если бы даже материя исчезла. Такой  взгляд позволил сформулировать концепцию  абсолютного пространства и времени, получившую свою наиболее отчетливую формулировку в работе И. Ньютона  “Математические начала натуральной  философии”. Этот труд более чем  на два столетия определил развитие всей естественнонаучной картины мира. В нем были сформулированы основные законы движения и дано определение  пространства, времени, места и движения.

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:  час, день, месяц, год...».

Абсолютное пространство по своей сущности, не связано с  объектами, помещенными в него, и  безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным. Относительное пространство есть мера или какая-либо ограниченная подвижная часть, которая определяется нашими чувствами по положению его  относительно некоторых тел, и которое  в обыденной жизни принимается  за пространство неподвижное. Время  и пространство составляют как бы вместилища самих себя и всего  существующего. 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. У Ньютона абсолютное  пространство и время являются ареной движения физических объектов.

 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 вездесущность. Подобные взгляды выражались еще Платоном, Аврелием, Августином, Фомой Аквинским и их последователями.

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 идей, 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.

Наряду с объективными представлениями о пространстве – времени существовали и идеалистические  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 течение двух тысячелетий.

После  выхода в свет "Начал" Ньютона физика начала активно развиваться,   причём этот процесс происходил на основе механистического подхода. Однако, вскоре возникли разногласия между механикой и оптикой, которая не укладывалась  в классические представления о движении тел. После того, как физики пришли к выводу о волновой природе света вновь возникло понятие эфира -  среды в которой свет распространяется. Каждая частица эфира могла быть представлена как источник вторичных волн, и можно было объяснить огромную скорость света огромной  твёрдостью и упругостью частиц эфира. Иными словами эфир был материализацией   Ньютоновского абсолютного пространства.

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 дали ей естественнонаучное обоснование.

 

 

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  4. Концепции пространства и времени

В истории философии и  науки сложились две основные концепции пространства и времени:

1. Субстанциальная концепция  рассматривает пространство и  время как особые самостоятельные  сущности, которые наряду и независимо  от материальных объектов. Пространство  сводилось к бесконечной пустоте  ("ящику без стенок"), вмещающей  все тела, время - к "чистой" длительности. Эта идея, в общем  виде сформулированная еще Демокритом, получила свое логическое завершение в концепции абсолютного пространства и времени Ньютона, который считал, что их свойства не зависят от характера протекающих в мире материальных процессов.

2. Реляционная концепция  рассматривает пространство и  время не как особые, не зависимые  от материи сущности, а как  формы существования вещей (Аристотель, Лейбниц, Гегель, Энгельс).

Субстанциальная и реляционная  концепции не связаны однозначно с материалистическими или идеалистическими толкованиями мира, обе развивались  на той и другой основе. Так, если Кант считал пространство и время не свойствами самих вещей, а априорными "доопытными формами человеческого созерцания, то Гегель подчеркивал, что лишь в движении духа пространство и время действительны". Диалектико-материалистическая концепция пространства и времени была сформулирована в рамках реляционного подхода.

 

 

             

 

 

 

       5. Свойства пространства и времени

 Пространство и время как формы бытия материи имеют как общие для них свойства, так и характерные для каждой из этих форм.

К их всеобщим свойствам  относятся: объективность и независимость  от сознания человека, их неразрывная  связь друг с другом и с движущейся материей, единство непрерывного и  прерывного в их структуре, количественная и качественная бесконечность, вечность.

Реальные пространство и время обладают метрическими и топологическими свойствами. Первые выражают их протяженность, они связаны с измерением и характеризуют их количественный аспект. Метрическими свойствами пространства являются гомогенность, изотропность, трехмерность, кривизна; времени - однородность, одномерность. Топологические свойства выражают пространственную и временную упорядоченность, качественный аспект пространства и времени (связность, симметричность и изотропность пространства, анизотропность, необратимость, ритм, темп).

Общие свойства пространства и времени специфически конкретизируются, преломляются на различных уровнях  организации материи, например, в  неживой природе, в мега-, макро - и микромире.

С возникновением живой природы  возникают биологические пространство и время. Считается, что существует множество биологических пространств (например, ареалы распространения тех или иных организмов или их популяций).

Специфические особенности  биологического времени находят  свое выражение во временных ритмах, которые представляют собой циклические  колебания интенсивности и характера  биологических процессов и явлений. "Биологические часы" - способность  живых организмов ориентироваться  во времени. Они основаны на строгой  периодичности физико-химических и  физиологических процессов в  клетках - биологических ритмах. "Биологические часы" являются тем механизмом, благодаря которому осуществляется многоуровневое функционирование всех подсистем живого организма.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.Пространство и время  на уровне микромира

  В квантовой механике была найдена принципиальная граница применимости классических физических представлений к атомным явлениям и процессам. В квантовой физике была поставлена  важная проблема о необходимости пересмотра пространственно – временных представлений  классической физики. Они оказались  лишь приближёнными понятиями и основывались на слишком сильных идеализациях. Квантовая физика потребовала более адекватных форм   упорядоченности событий, в которых учитывалось бы существование   принципиальной неопределённости в состоянии объекта, наличие  черт целостности  и индивидуальности в микромире, что и выражалось в понятии универсального кванта действия h.

 Квантовая механика  была положена в основу бурно                                                             развивающейся физики элементарных  частиц, количество которых достигает  нескольких сотен, но до настоящего  времени ещё не создана обобщающая  теория. В физике элементарных  частиц представления о пространстве  и времени столкнулись с ещё  большими трудностями. Оказалось,  что микромир является многоуровневой  системой, на каждом уровне которой  господствуют специфические виды  взаимодействий и специфические  свойства пространственно - временных   отношений. Область доступных  в эксперименте микроскопических  интервалов  условно делится на  четыре уровня: