KSE4 (Лекции)

Раздел 4. ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫЕ КОНЦЕПЦИИ ПРОСТРАНСТВА ИВРЕМЕНИ4.1. Физические концепции пространства и времениПространство и время принадлежат к числу категорий, разработка которых имеетбольшое значение не только для развития науки, но и для развития философии и культурыв целом. С философской точки зрения пространство и время являются категориями,обозначающими основные формы существования всех видов материи.Пространство и время выражают упорядоченность материи и не существуют внематерии и независимо от нее.

Их непосредственное единство выступает в движенииматерии.Вместе с тем они различаются по смыслу, поскольку смысл понятия пространствасвязан с упорядочиванием сосуществующего (одно рядом с другим), в то время как смыслпонятия времени связан с тем, что приходит на смену друг другу (одно после другого).Учение о пространстве и времени углубляется и развивается вместе с развитиеместествознания и прежде всего физики.В физике были разработаны следующие научные концепции пространства и времени: субстанциальная (от лат. substantia — то, что лежит в основе; сущность) концепцияпространства и времени-, реляционная (от лат.

relatio — отношение) концепция пространства и времени; причинная концепция времени.В субстанциальной концепции пространство и время трактовались каксамостоятельные явления, существующие наряду с материей и независимо от нее.Соответственно отношение между пространством, временем и материей представлялоськак отношение между видами самостоятельных субстанций.

Это вело к выводу онезависимости свойств пространства и времени от характера протекающих в нихматериальных процессов. Свое всестороннее развитие и завершение субстанциальнаяконцепция пространства и времени получила у Ньютона и в классической физике в целом.Сторонники реляционной концепции понимали пространство и время не каксамостоятельные сущности, а как системы отношений, образуемых взаимодействующимиматериальными объектами. Вне этой системы взаимодействий пространство и времясчитались несуществующими. Соответственно допускалась и зависимость свойств пространства и времени от характера взаимодействия материальных систем. С позицийрелятивистского подхода пространство и время в физике определяются в общем виде какфундаментальные формы координации материальных объектов и их состояний: система, отношений, отображающая координацию сосуществующих объектов(расстояния, ориентацию и т.д.), образует пространство; система отношений, отображающая координацию сменяющих друг другасостояний или явлений (последовательность, длительность и т.д.), образуетвремя.Релятивистская концепция пространства и времени была представлена А.

Эйнштейномв специальной теории относительности (1905) и общей теории относительности (1916).В причинной концепции времени, разработанной Н. А. Козыревым, времярассматривается как самостоятельное явление природы, существующее наряду свеществом и физическими полями и которое может воздействовать на объекты нашегомира и протекающие в нем процессы.Рассмотрим эти научные физические концепции пространства и времени болееподробно.4.1.1. Пространство и время в классической физикеПонятия пространства и времени, выработанные в классической физике, являютсярезультатом теоретического анализа механического движения.В главной работе И.

Ньютона «Математические начала натуральной философии»,изданной в 1687 г., были сформулированы основные законы движения и дано определениепонятий пространства и времени. Понятия «пространство» и «время» были определены И.Ньютоном в строгом соответствии с той методологической установкой, которая былапринята формирующейся опытной наукой Нового времени, а именно, познание сущности(законов природы) через явления. Он писал: «Время, пространство, место и движениесоставляют понятия общеизвестные.

Однако необходимо заметить; что эти понятияобыкновенно относят к тому, что постигается нашими чувствами. Отсюда происходятнекоторые неправильные суждения, дляустранениякоторых необходимовышеприведенные понятия разделить на абсолютные и относительные, истинные икажущиеся, математические и обыденные». Ньютон четко различал два типа времени ипространства — абсолютное и относительное, и дал им следующие определения. Абсолютное, истинное, математическое время само по себе и по своей сущности,без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначеназывается длительностью. Относительное, кажущееся, или обыденное, время есть или точная, илиизменчивая, постигаемая чувствами внешняя мера продолжительности,употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени,как-то: час, день, месяц, год. Абсолютное пространство по своей сущности, безотносительно к чему бы то нибыло внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным. Относительное пространство есть мера или какая- либо ограниченная подвижнаячасть, которая определяется нашими чувствами по положению его относительнонекоторых тел и которое в обыденной жизни принимается за пространствонеподвижное.Чем вызвано это различение?Прежде всего, оно связано с особенностями теоретического и эмпирического уровнейпознания пространства и времени.На теоретическом уровне пространство и время представляют собой идеализированныеобъекты, у которых выделяется только одна характеристика: для времени — быть «чистойдлительностью», а для пространства — быть «чистой протяженностью».На эмпирическом уровне пространство и время предстают как относительные, т.е.связанные с конкретными физическими процессами и их восприятием на уровне чувств.Таким образом, и для времени, и для пространства термин «относительный»использовался в смысле «измеряемая величина» (постигаемая нашими чувствами), а«абсолютный» — в смысле «математическая модель».Почему Ньютон ввел разграничение теоретического и эмпирического смысла этихпонятий?Соотношение между понятиями абсолютного и относительного времени инеобходимость в них ясно видна из следующего пояснения.

Время, как известно, можноизмерить при помощи равномерного периодического процесса. Однако, откуда мы знаем,что процессы равномерны? Очевидны логические трудности в определении подобныхпервичных понятий.Другая трудность связана с тем, что два одинаково равномерных на данном уровнеточности процесса могут оказаться относительно неравномерными при более точномизмерении. И мы постоянно оказываемся перед необходимостью выбора все болеенадежного эталона равномерности хода времени.Абсолютное время различается в астрономии от обыденного солнечного времениуравнением времени. Ибо естественные солнечные сутки, принимаемые при обыденномизмерении времени как равные, на самом деле между собой неравны.

Это неравенство иисправляется астрономами, чтобы при измерениях движений небесных светил применятьболее правильное время. Возможно, что не существует (в природе) такого равномерногодвижения, которым время могло бы измеряться с совершенной точностью. Все движениямогут ускоряться или замедляться, течение же абсолютного времени изменяться не может.Таким образом, относительное время Ньютона есть время измеряемое, тогда как времяабсолютное есть его математическая модель со свойствами, выводимыми изотносительного времени при помощи абстрагирования.Перейдем к понятию абсолютного пространства.Важную роль в развитии естествознания сыграл принцип относительности длямеханического движения, впервые установленный Г. Галилеем и окончательно сформулированный в механике Ньютоном.

Галилей обратил внимание на то, что находясь в замкнутой физической системе, невозможно определить, покоится эта система или равномернодвижется. Во времена Галилея люди имели дело в основном с чисто механическими явлениями.Идеи Галилея нашли развитие в механике Ньютона, который дал научнуюформулировку принципа относительности: относительные движения тел друг по отношению к другу, заключенные в каком-либо пространстве, одинаковы, покоится ли этопространство, или движется равномерно и прямолинейно без вращения. Другими словами,согласно принципу относительности Галилея, законы механики инвариантны, т.е.остаются неизменными при тех или иных преобразованиях относительно инерциальныхсистем отсчета.