В «Большой советской энциклопедии» есть определение времени и пространства:
«Время – основная (наряду с пространством) форма существования материи, заключающаяся в закономерной координации сменяющих друг друга явлений. Оно существует объективно и неразрывно связано с движущейся материей».
Пространство и время – всеобщие формы существования материи. Пространство и время не существуют вне материи и независимо от неё. Пространственными характеристиками являются положения относительно других тел (координаты тел), расстояния между ними, углы между различными пространственными направлениями.
Таким образом, пространство, время и материя являются триединой сущностью и не существуют независимо друг от друга.
Основы концепции пространства и времени – это важнейшие философские проблемы. Это вопросы о сущности пространства и времени, об отношении этих форм бытия к материи, об объективности пространственно-временных отношений и закономерностей.
На протяжении почти всей истории естествознания и философии существовали различные концепции пространства и времени. Наиболее древняя идёт от первых атомистов Демокрита, Эпикура, Лукреция, которые ввели понятие пустого пространства и рассматривали его как однородное (одинаковое во всех точках) и бесконечное (Эпикур считал, что оно не изотропно). Время рассматривалось как субъективное ощущение действительности. В связи с разработкой основ динамики эту концепцию развил Ньютон. По Ньютону пространство и время – суть особые начала, существующие независимо от материи и друг друга. Пространство само по себе (абсолютное пространство) есть «пустое вместилище тел», абсолютно неподвижное, непрерывное, однородное и изотропное, проницаемое – не воздействующее на материю и не подвергающееся её воздействиям, бесконечное, оно обладает тремя измерениями. От абсолютного пространства Ньютон отличал протяжённость тел – их основное свойство, благодаря которому они занимают определённые места в абсолютном пространстве, совпадают с этими местами. Протяжённость по Ньютону, если говорить о простейших частицах (атомах) есть начальное первичное свойство, не требующее объяснения. Абсолютное пространство вследствие неразличимости своих частей неизмеримо и непознаваемо. Положение тел и расстояний между ними можно определять только по отношению к другим телам. Другими словами, наука и практика имеют дело только с относительным пространством. Время в концепции Ньютона само по себе есть нечто абсолютное и ни от чего не зависящее, чистая длительность, как таковая, равномерно текущая от прошлого к будущему. Оно является пустым «вместилищем событий», которые могут его заполнять, но могут и не заполнять. Ход событий не влияет на течение времени. Время универсально, одномерно, непрерывно, бесконечно, однородно (везде одинаково). От абсолютного времени, также неизмеримого, Ньютон отличал относительное время. Измерение времени осуществляется с помощью часов, т.е. движений, которые являются периодическими. Пространство и время в концепции Ньютона независимы друг от друга. Независимость пространства и времени проявляется, прежде всего, в том, что расстояния между двумя точками пространства и промежутками времени между двумя событиями сохраняют свои значения независимо друг от друга в любой системе отсчёта, а отношение этих величин (скорости тел) – могут быть любыми.
Концепция пространства и времени, разработанная Ньютоном, была господствующей в естествознании на протяжении XVII-XIX веков, так как она соответствовала науке того времени – евклидовой геометрии, классической механике и классической теории тяготения. Законы Ньютоновской 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 пространству и времени и наилучшим образом соответствуют последним. Согласно Ньютоновской теории тяготения действие от одних частиц вещества к другим передаётся мгновенно через разделяющее их пустое пространство. Ньютоновская концепция пространства и времени представляла материю как изначально протяжённую и по природе своей неизменной, а сами пространство и время оставались в ней непознаваемыми путём опыта. Согласно принципу относительности классической механики все инерциальные системы отсчёта равноправны, и невозможно отличить, движется ли система по отношению к абсолютному пространству или покоится.
Несколько иной точки зрения на пространство и время придерживался Г. Лейбниц. Он также опирался на некоторые идеи Декарта. Особенность Лейбницевской концепции пространства и времени состоит в том, что в ней отвергается представление о пространстве и времени как о самостоятельных началах бытия, существующих наряду с материей и независимо от неё. По Лейбницу пространство – это порядок взаимного расположения тел, существующих вне друг друга. Время – порядок сменяющих друг друга явлений и состояний тел. При этом Лейбниц в дальнейшем включил в понятие порядка также и понятие относительной величины. Представление о протяжённости отдельного тела, рассматриваемого безотносительно к другим по концепции Лейбница не имеет смысла. Пространство есть отношение («порядок»), применимое лишь ко многим телам, к ряду тел. Можно говорить только об относительном размере данного тела в сравнении с размерами других тел. То же можно говорить и о длительности: понятие длительности применимо к отдельному явлению постольку, поскольку оно рассматривается как звено в единой цепи событий. Протяжённость любого объекта, по Лейбницу, не есть первичное свойство, а обусловлено силами, действующими внутри объекта. Внутренние и внешние взаимодействия определяют и длительность состояния, что же касается самой природы времени как порядка сменяющихся явлений, то оно отражает их причинноследственную связь. Логически концепция Лейбница связана со всей его философской системой в целом.
Однако Лейбницева концепция пространства и времени не играла существенной роли в естествознании XVII-XIX веков, т.к. она не могла дать ответы на вопросы, поставленные наукой той эпохи. Прежде всего, воззрение Лейбница на пространство казалось противоречащим существованию вакуума. Кроме того, они явно противоречили всеобщему утверждению в единственности и универсальности евклидовой геометрии. Наконец, концепция Лейбница представлялась непримиримой с классической механикой, поскольку казалось, что признаки чистой относительности движения не даёт объяснения преимущественной роли инерциальных систем отсчёта.
Философы-материалисты XVIII-XIX веков решали проблему пространства и времени в основном в духе концепции Ньютона или Лейбница, хотя, как правило, полностью не принимали какую-либо из них. Большинство из них выступало против Ньютоновского пустого пространства. Ещё Дж. Таланд указывал, что представление о пустоте связано со взглядами на материю как на инертную, бездеятельную. Таких же воззрений придерживался и Дидро. Ближе к концепции Лейбница стоял 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 Канта, который сначала примыкал к концепции Лейбница. Противоречие этих представлений и естественнонаучных взглядов того времени привело Канта к принятию Ньютоновской 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 XVIII и первой половине XIX веков.
Появившаяся в середине XIX века не евклидова геометрия, открытая русским математиком Н. И. Лобачевским и независимо от него венгерским учёным Яношем Больяни, несмотря на свою кажущуюся абстрактность, не имеющую отношения к реальности, завладел довольно скоро умами многих учёных, особенно после разработки теории ОТО и СТО А.Эйнштейном. Теории Лобачевского – Эйнштейна подвергли сомнениям ряд положений Ньютоновского понимания пространства и времени, и в результате Ньютоновская теория «дальнодействия» тяготения стала теорией «близкодействия». Речь, конечно, не идёт о дискредитации абсолютно материалистического учения Ньютона, а лишь о применяемости. Так, если рассматривается задача, в которой скорость движения во много раз меньше скорости света, то релятивистская механика переходит в обычную механику Ньютона, а тяготение Эйнштейна – в привычный для нас закон Ньютона – закон всемирного тяготения.
Под воздействием идей Эйнштейна в XX веке радикально изменилось научное представление о пространстве и времени. В физическую картину мира вошла концепция поля как формы материальной связи между частицами вещества как особой материи. Все тела т. о. представляют собой системы заряжённых частиц, связанных полем, передающим действия от одних частиц к другим с конечной скоростью – скоростью света. Полагали, что поле – это состояние эфира, считая эфир абсолютно неподвижной средой, заполняющей мировое абсолютное пространство. Позже было установлено (Лоренц и др.), что при движении тел с очень большими скоростями, близкими к скорости света, происходит изменение поля, приводящее к изменению пространственных и временных форм 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.
Вначале казалось, что таким путём можно будет определить абсолютную скорость тела по отношению к эфиру, а, следовательно, по отношению к абсолютному пространству. Однако вся совокупность опытов не подтвердила этот взгляд (но автор с этим не согласен). Было установлено, что в любой инерциальной системе все физические законы, включая законы электромагнитных (и вообще полевых) взаимодействий, одинаковы. Специальная теория относительности А. Эйнштейна, основанная на двух базовых положениях – о предельности скорости света и равноправности инерциальных систем отсчёта, явилась новой физической теорией пространства и времени, которая до сих пор для большинства современных учёных является непререкаемой (автор с этим не согласен). Из неё следует, что пространственные и временные отношения – длина тела (вообще расстояние между двумя точками) и длительность (а также ритм) происходящих в нём процессов – являются не абсолютными величинами, как утверждала Ньютоновская механика, а относительными. Частица (например, нуклон) может проявлять себя по отношению к медленно движущейся относительно неё частице как сферическая, а по отношению к налетающей на неё с очень большой скоростью частице – как сплющенный в направлении движения диск. Соответственно, время жизни медленно движущегося заряженного П-мезона составляет около 10 секунд, а быстро движущегося (около световой скорости) – во много раз больше. Относительность пространственно-временных характеристик согласуется с проводимыми опытами (но это можно объяснить и с позиций наличия в природе эфира, представляющего собой сжимаемый мелкоструктурный газ. Прим. Автора.). Отсюда делается вывод, что представление об абсолютном пространстве Ньютона не состоятельно. Пространство и время являются именно общими формами координации материальных явлений, а не самостоятельно существующими (независимо от материи) началами бытия. (Вывод, по мнению автора, правильный, но ничем не доказанный и в физических науках не имеется даже попыток доказать это с материалистических позиций). Теория относительности исключает представления о пустых пространстве и времени, имеющих собственные размеры (это положение, по мнению автора, является неправильным, о чём речь пойдёт ниже). Представление о пустом пространстве было отвергнуто в дальнейшем и в квантовой теории поля с его понятием вакуума. Дальнейшее развитие теории относительности показало, что пространственно-временные отношения зависят также от концентрации масс. При переходе к космическим масштабам геометрия пространства и времени не является евклидовой (или плоской, т.е. не зависящей от размеров области пространства и времени), а изменяется от одной области космоса к другой в зависимости от плотности масс в этих областях и их движения. В масштабах метагалактики геометрия пространства изменяется со временем вследствие расширения метагалактики (это положение, по мнению автора, тоже не соответствует истине, метагалактика не расширяется). Таким образом, развитие сегодняшней физики и астрономии доказывает несостоятельность как априоризма Канта, т.е. понимание пространства и времени как априорных форм человеческого восприятия, природа которых неизменна и независима от материи, так и Ньютоновой концепции пространства и времени.
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 пространств размеров.
Из изложенного следует, что пространству и времени присущи весьма общие физические закономерности, относящиеся ко всем объектам и процессам. Это касается и проблем, связанных с топологическими свойствами пространства и времени. Проблема границы (соприкосновения) отдельных объектов и процессов непосредственно связана с поднимавшимся ещё в древности вопросом о конечной и бесконечной делимости пространства и времени, их дискретности или непрерывности. В античной философии этот вопрос решался чисто умозрительно. Высказывались, например, предложения о существования «атомов» времени (Зенон). В науке XVII-XIX веков идея атомизма пространства и времени потеряла какое-либо значение. Ньютон считал, что пространство и время реально разделены до бесконечности. Этот вывод из его концепции пустых пространства и времени, наименьшими элементами которых является геометрическая точка и момент времени (мгновения в буквальном смысле слова). Лейбниц предполагал, что, хотя и пространство и время делимы не ограниченно, но реально не разделены на точки. В природе нет объектов и явлений, лишённых размера и длительности. Из представлений неограниченной делимости пространства и времени как непрерывном ещё более укрепилось в XIX веке с открытием поля: в классическом понимании поле – есть абсолютно непрерывный объект (автор придерживается позиции Ньютона).
Проблема реальной делимости пространства и времени была поставлена только в XX веке в связи с открытием в квантовой механике соотношения неопределённостей, согласно которому для абсолютной локализации микрочастицы необходимы бесконечно большие импульсы, что, как тогда считали, физически не может быть осуществлено (по мнению автора, именно это фактически осуществляется самой природой материи). Более того, современная физика элементарных частиц показывает, что при очень сильных воздействиях на частицу она вообще не сохраняется, а происходит даже множественное рождение частиц. В действительности не существует реальных физических условий, при которых можно было бы измерить точное значение напряжённости поля в каждой точке. Таким образом, в современной физике установлено, что невозможна не только реальная разделённость пространства и времени на точки, но принципиально невозможно осуществить процесс их реального бесконечного разделения. Следовательно, геометрические понятия точки, кривой, поверхности являются абстракциями, отражающими пространственные свойства материальных объектов лишь приближённо. В действительности объекты отделены друг от друга не абсолютно, а лишь относительно. То же справедливо и к моментам времени. Именно такой взгляд вытекает и на точечность событий из т. н. теории нелокального поля.
Современными учёными разрабатывалась теория квантования пространства и времени, т.е. предполагалось наличие квантов пространства и времени, однако реального подтверждения эта гипотеза не получила, хотя первоначально предполагалось, что «квант» длины должен иметь размер 10-11 см (порядка классического радиуса электрона или порядка «длины» взаимодействия). Однако потом были обнаружены и более мелкие объекты, порядка 10-32 см. 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, по мнению современной науки, ни к метрическим, ни к топологическим отношениям известных типов не должны сводиться. Этим выводом сегодняшняя наука показывает своё бессилие постичь глубокий микромир.
Тесная связь пространственно-временных свойств и природы взаимодействия объектов обнаруживается также и при анализе симметрии пространства и времени. Ещё в 1918 году (Э. Нётер) было доказано, что однородности пространства соответствует закон сохранения импульса, однородности времени – закон сохранение энергии, изотропности пространства – закон сохранения момента количества движения. Таким образом, типы симметрии пространства и времени как общих форм координации объектов и процессов взаимосвязаны с важнейшими законами сохранения. 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 Ньютоновской 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 Ньютоновской концепции это число считалось изначальным. Однако ещё Аристотель обосновывал трёхмерность пространства числом возможных сочетаний (делений) тела. Интерес к этой проблеме возник в XX веке в связи с развитием топологии. Бауэр 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 трёхмерностью пространства и спиральностью элементарных частиц. Всё это показало, что число измерений пространства и времени неразрывно связано с материальной структурой окружающего мира».
Эта выдержка из Б. С. Э. с некоторыми комментариями автора включена почти полностью в данный текст, для того, чтобы читатели могли судить о современном отношении науки к данным вопросам.
Отношение автора к понятиям времени и пространства почти полностью совпадает с Ньютоновским. Далее это будет рассматриваться по ходу изложения материала без ссылок на Ньютона или с оговоркой о мнении автора по отдельным вопросам.
Опубликовал Kest
January 10 2009 10:01:26 ·
0 Комментариев ·
8429 Прочтений ·
• Не нашли ответ на свой вопрос? Тогда задайте вопрос в комментариях или на форуме! •
Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.
Пожалуйста, залогиньтесь или зарегистрируйтесь для голосования.
Нет данных для оценки.
Гость
Вы не зарегистрированны? Нажмите здесь для регистрации.
Главная
Каталог файлов
