• Содержание

Актуальность работы состоит в том, что пространство и время относятся к фундаментальным понятиям, которыми философы занимались с древних времен. В двадцатом веке представление об этих понятиях были основательно уточнены. В понимании пространства и времени существовало первоначальное представление об абсолютном и пустом пространстве, заполненном неким мировым и неподвижным эфиром. Эти представления древних философов по мере накопления научных знаний о природе вещества, характера взаимодействия тел, строения и структуры материального мира постепенно преобразовывались.

Открытие электромагнитных явлений, микрочастиц и переход к пониманию двойной природы материи - корпускулярной и волновой, а в затем создание специальной и общей теории относительности позволяет сейчас говорить о том, что пространство и время связаны между собой, свойства пространства определяются распределением и движением в нем материи. В начале 20 века стало ясно, что время не едино для всей Вселенной.

Целью работы является рассмотрения теории о пространстве и времени в современном естествознании. Для этого нужно решить следующие вопросы:

1. Свойства пространства и времени

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

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

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

Изменение представлений о пространстве и времени началось после перехода от механистических взглядов в теории света, представляющих свет как волновое движение среды, обладающей упругими свойствами, к представлению света как электромагнитного поля. Эти открытия, сделанные в 19 веке Максвеллом, Фарадеем и др., исключили из рассмотрения понятия Ньютона о световом эфире и абсолютной точке отсчета. Подробнее см.: Ахунов М.Д. Концепции пространства и времени. Истоки, эволюция, перспективы. - М., 2006. с. 55.

Расчеты скорости движения Земли по орбите вокруг Солнца показали, что скорость движения Земли равна 30 км/с. Сама солнечная Система движется в пространстве со скоростью 20 км/с. Галактика, частью которой является наша Солнечная система также движется относительно других галактик Вселенной. При этом движении не обнаруживается «эфирных ветров», если бы движение Земли, Солнца, Солнечной системы, галактик и др. элементов Вселенной происходило в абсолютном пространстве. Опыты по получению интерференционной картины света, поворот интерферометра на 90 градусов не менял знак направления лучей и смещения интерференционный картины не происходило. Скорость света во всех опытах оказалась постоянной, не зависящей ни от положения наблюдателя и движения источника света. Этот опыт Майкельсона послужил основанием для дальнейшего развития исследований многих ученых, среди которых наиболее важными в плане изучения свойств времени и пространства, является А. Эйнштейн.

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

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

Исследование А. Эйнштейна в области понятия одновременности события привели его к следующим заключениям. Поскольку скорость света ограничена и при этом является максимальной, то понятие одновременности протекания событий одновременно лишено физического смысла. Каждая система отсчета имеет свое время и следствием этого утверждения является новое понятие «релятивизация времени».

Время и движение тел в пространстве, по Эйнштейну, связаны друг с другом и сравнение можно проводить, учитывая систему отсчета. На основании полученных результатов расчета Эйнштейн разработал «Специальный принцип относительности». Согласно этому принципу во всех системах отсчета, движущихся по отношению друг к другу прямолинейно и равномерно, действуют одни и те же законы природы. При переходе от одной системы отсчета к другой, пространственные и временные координаты преобразуются в соответствии с особыми уравнениями, которые называются преобразованиями Лоренца. Основной вывод из принципа относительности можно сформулировать так: События, протекающие одновременно для одного наблюдателя будут не одновременны для другого наблюдателя.

В начале 20 века полностью была опровергнута теория эфира и флогистона. Но полного понимания всеми учеными понятие относительности времени и сама специальная теория относительности не достигла. Причиной этого было недопонимание нескольких вопросов, которые назвали парадоксами теории относительности.

Первый парадокс - это изменение размеров быстродвижущихся тел, как это следует из расчетов по формулам Лоренца. Второй парадокс - замедление хода часов также в быстро двигающихся системах. Эти эффекты сокращения расстояний объяснить можно, если применить расчет длин как сумму векторов направленных перпендикулярно друг другу. Пример, поясняющий это положение, наблюдение за движущимся высоко летательным аппаратом с точки зрения идущего человека.

Расчеты показывают, что эффект изменения длины тела крайне незначительны при скоростях сопоставимых с привычными для человека. Но эффект изменения пространно временных показателей наблюдают только для микрочастиц, разогнанных на ускорителях.

Оказалось, что микрочастицы, скорость движения которых близка к световой, достигают приемника за время, превышающее время их существования. Этот эффект был назван эффектом замедления времени, т.е. сокращением расстояния. Происходит искажение времени при очень больших скоростях движения. Это искажение времени должно приводить к тому, что участники космических полетов (скорость космических полетов близка к скорости света) при возвращении на Землю, как бы проживают, меньшее количество времени, чем оставшиеся на Земле их коллеги и родственники. Но в настоящее время наша космическая техника не способна еще двигаться с такими высокими скоростями и космонавты не покидают Землю надолго, поэтому не могут застать резко постаревшими руководителей полетов.

Экспериментально эффект искажения времени наблюдали в опытах с атомами водорода и с космическими лучами в установках, разгоняющих частицы в ускорителях. Также экспериментально определили, что масса электрона возрастает при увеличении скорости его движения. В обычных явлениях, когда скорость значительно ниже скорости света никаких изменений массы тела или эффекта замедления времени мы не наблюдаем, действуют законы классической физики.

Установленная взаимосвязь между временем и пространством привели ученых к идее четырехмерного пространства континуума. Современная теория пространства и времени основана также на работах Лобачевского, Маха, Риуса, Римана. В рамках новых взглядов появилось понятие неевклидовой геометрии. Исследования в области физикохимии веществ обнаружили зависимость между свойствами вещества и пространственным расположением атомов. Развитие и успехи естественнонаучного познания мира связаны с обоснованием и анализом таких фундаментальных понятий, как время, пространство, движение.

2. Межнаучный характер пространственно - временных представлений в современной науке

На базе физических исследований проблем пространства и времени, изменилось философское понимание пространства и времени. Различают реальное, концептуальное и перцептуальное время и пространство. Понятие реальное относят к состоянию объективно существующей материи. Перцептуально - это понятие, связанное с психическими ощущениями человека, на опыте чувственных отношений. Концептуальное понимание пространства и времени - это абстрактные структуры, моделирующие реальные соотношения пространства и времени.

Гуманитарное познание отличается от естественнонаучного познания мира критериями, интерес гуманитарного познания состоит не в точности познания, а в глубине проникновения.

Представления о пространстве - одни из самых консервативных, инертных представлений в науке, но вместе с тем они наиболее отчетливо выражают противоречивый характер развития самой науки и ее методологии. Множество фундаментальных научных представлений со времени зарождения научного знания неоднократно претерпевали кардинальные изменения, вызывая порой революции в науке. За этот же самый период понимание пространства в естествознании изменилось радикально всего один раз - с возникновением теории относительности (если не считать таким изменением переход от мифологических взглядов на пространство к первым научным представлениям о нем). Причем одновременно произошло радикальное переосмысление методологических принципов научного познания. Эволюция же философских взглядов на пространство кажется значительно богаче гипотезами, вариантами интерпретаций категории пространства, дискуссиями, ведущимися вокруг нее.

Такая ситуация определяется, на наш взгляд, прежде всего особой ролью пространства в структуре мира: это та арена, на которой развертываются все события мирового действа и одновременно, как стало понятно только недавно, само пространство есть непосредственный участник этого действа, определяющий его ход. Кажущаяся очевидность истинности представлений о пространстве как вместилище всех вещей и событий длительное время затрудняла развитие учений о пространстве. Но со становлением современной науки, с эволюцией философских учений о пространстве проблем стало появляться больше, и появляются они быстрее, чем мы успеваем их решать. Сейчас с фундаментальными открытиями зачастую возникает необходимость пересмотреть, казалось бы, устоявшиеся взгляды на те или иные проблемы, связанные как с интерпретациями пространства, так и с методологическими принципами этих интерпретаций.

Современный этап развития представлений о пространстве дает некоторые основания утверждать, что он должен завершиться созданием новой методологии, новых теорий, как конкретно-научных, так и философских, радикально переосмысляющих все существующие поныне взгляды. Это будет вторая революция в развитии учения о пространстве. То, что такая революция назревает, обусловлено, с одной стороны, поисками теории великого объединения и исследованиями в области суперсимметричных подходов, а с другой - происходящим сейчас философским переосмыслением взглядов на пространство. Именно поэтому нам кажется весьма поучительным кратко проследить эволюцию представлений о пространстве, попытаться осмыслить эти процессы с современных позиций, поразмышлять о сложившейся ситуации в исследованиях структуры пространства и в методологической проблематике этих исследований. Молчанов Ю.Б. Четыре концепции времени в философии и физике. - М., 2007. с. 32.

3. Понятия пространства и времени в гуманитарных науках

Развитие физики, биологии, общественных наук дало нам необозримое множество факторов, которые невозможно охватить единым взглядом. Ученые, работающие в близких областях, перестают понимать друг друга. Можно ли с этой точки зрения говорить о физиках, экономистах, юристах, биологах и т. д. как о представителях единой культуры, вносящих вклад в общую цивилизацию?

Английский физик, философ и романист Чарльз Сноу говорил, что в мире существует две культуры - естественников и гуманитариев (вспомним деление на «физиков и лириков» в 60- и 70-х гт. XX в.). Между ними образовалась пропасть, которая все время углубляется и расширяется, так как духовное и физическое необъединимы.

Без высокого профессионализма, конкретных детальных знаний дальнейшие исследования могут исчерпать себя. Но необходим и комплексный разноплановый анализ, опирающийся на данные различных наук, требующий синтеза знаний, появления единых точек зрения. Этот процесс приводит не только к объединению различных дисциплин, развитию конкретных областей знаний, но и к новому, целостному видению мира. И оно не менее необходимо для человека, чем конкретные знания конкретных наук.

Истоки нашей европейской цивилизации лежат в античной Греции, создавшей культуру, обладающую удивительной целостностью и единством. Древним эллинам удалось не только выжить и выстоять в окружении более богатых и могущественных народов, но и оказаться родоначальниками того рационального гуманизма, который сегодня определяет черты европейской культуры. Лейбниц Г. Сочинения: В 4 т. - М., 2006. - Т.3.- С.220.

Греки обладали на редкость целостным и ясным миропониманием: был Космос, Небо, там жили боги. Боги вмешивались в судьбы людей, готовы были им помогать, были очень похожи на людей. Боги могли даже поднимать людей на небо и делать их равными себе, но могли и карать, хотя их никогда не покидал дух доброжелательства.

В эпоху средневековья влияние античного мира, связь с греческой культурой не прерывались. В эту эпоху появились готика, иконы Рублева, сохранилось аристотелевское видение мира, т. е. того неразрывного единства, где живут вместе и Бог, и Космос, и Человек.

С возникновением научного метода единый и цельный мир распался: человек оказался изъятым из него. Космос стал жить сам по себе, а Человек с его непредсказуемостью, с его духовным миром - сам по себе. Эпоха Просвещения довершила эту разобщенность. Мир человека и общества, созданного им, мир неживой материи и живого вещества никак не были связаны в сознании ученых. Научные дисциплины в этих трех сферах знания еще долгое время жили самостоятельной жизнью. Чтобы воспроизвести единую, цельную картину мира не хватало эмпирического материала. Таким связующим звеном стало в начале XX в. учение В.И. Вернадского о ноосфере, потребовавшее обобщения огромного эмпирического материала, но этому посвящена целая тема.

Заключение

Итак, цель работы выполнена, мы рассмотрели теорию пространства и времени в современном естествознании. Задачи решены, теперь можно подвести выводы.

Современное человечество живет на грани тысячелетий, и уже одно это заставляет людей уделять больше внимания своему будущему и разумному осмыслению прошлого. Анализ проблем, волнующих человечество, показывает, что одной из важнейших стала проблема взаимодействия природы и общества. Противоречия между природой и обществом в условиях бурно развивающегося научно-технического прогресса (НТП) перерастают в антагонизм, угрожающий самой жизни на нашей планете.

Признаки глобального нравственно-экологического кризиса человечества, в котором оказался мир и следствием которого стали резкие нарушения экологического равновесия и несовместимость жизни человечества с созданной им средой обитания, ставят перед каждым конкретным человеком задачи овладения принципами управления своей жизнью, находящейся в постоянном взаимодействии с окружающей средой, задачи рационального природопользования и освоения роли, места и значения человека в эволюции не только Земли, но и Космоса.

Достижения науки и техники создали у большинства людей представление об абсолютном превосходстве человека над природой. Космическая техника, наземный транспорт, успехи науки, позволившие получать новые вещества, не существовавшие до этого в природе, - все это усилило антропоцентризм по отношению к природе. Люди как бы стали забывать, что сами они - часть природы, биологический вид, жизнь которого определяется амплитудой природных условий, и все их могущество основано на использовании законов природы, вне которых развитие человеческой цивилизации невозможно.

Список литературы

1. Аскин Я.Ф. Проблема времени. Ее философское истолкование. - М., 2006. 240с.

2. Ахунов М.Д. Концепции пространства и времени. Истоки, эволюция, перспективы. - М., 2007. 304с.

3. Концепции современного естествознания. Под ред. Лавриненко В.Н. и Ратникова В.П. М., 2004.

4. Молчанов Ю.Б. Четыре концепции времени в философии и физике. - М., 2007. 354с.

5. Рейхенбах. Г. Философия пространства и времени. -- М.: Наука, 2005. 214с.