Проблемы пространства и времени на различных этапах естествознания (стр. 1 )

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ

им. ИВАНА ФЕДОРОВА

(МГУП им. Ивана Федорова)

Факультет издательского дела и журналистики

РЕФЕРАТ

По дисциплине «Концепции современного естествознания»

Проблемы пространства и времени на различных этапах естествознания.

Выполнила студентка

II курса, заочного отделения

ЗКир 1-1, ФИДиЖ

Войтко Марья

___________

Руководитель

Доцент

Москва

2011

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………….2

I.  Пространство и время – сложность понятий……………3

II.  Античные представления о пространстве и времени…...4

III.  Период классического естествознания…………………...7

IV.  Период неклассического естествознания

1)  Специальная теория относительности…………..……12

2)  Общая теория относительности……………………….16

V.  Космология………………………………………………...18

Заключение……………………………………………………….23

Библиографический список

Введение

Кто бы мог подумать, что мы

будем так много знать и так

мало понимать.

А. Эйнштейн

Тысячи лет мы живем в пространстве и считаем время. Тысячи лет научный мир изучает эти понятия и их взаимосвязь, а споры все не утихают. Философы, физики и представители других наук выдвигают теории, подвергают их критике, ставят эксперименты и идут вперед.

Никто не сможет опровергнуть тот факт, что понятия пространства и времени чрезвычайно важны для любой из наук и без них невозможным становится описание любого события, процесса или же просто объекта.

Пространство и время 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.

Все вышеуказанные представления и концепции будут рассмотрены в процессе исследования, изложенного в данной работе.

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

I.  Пространство и время – сложность понятий.

Казалось бы, понятия пространства и времени известны каждому. С философской точки зрения данные понятия являются категориями, обозначающими основные формы существования всех видов материи. Пространство выражает порядок существования отдельных объектов, время – порядок смены явлений. Несмотря на кажущуюся очевидность, они принадлежат к числу не только фундаментальных, но и одних из самых сложных характеристик материи.

Самое общее понимание пространства и времени опирается на наш непосредственный эмпирический опыт. Понятие пространства возникает как из характеристики отдельно взятого тела, всегда имеющего протяженность, так и из множества сосуществующих объектов, имеющих разное пространственное положение. Существующее определение пространства таково: это есть совокупность отношений, выражающих взаимное расположение материальных объектов – расстояния между ними и их взаимную ориентацию. Время же определяется как совокупность отношений, выражающих длительность и последовательность событий.

Время – одно из самых глубоких, самых загадочных свойств нашего мира. На личном примере каждый человек может описать то неясное, вечно меняющееся ощущение времени, не дающее точного представления о действительно прошедшем количестве секунд, минут или часов. Недаром шутят, что длительность минуты зависит от того, по какую сторону двери (например, ванной комнаты) человек находится.

Даже не касаясь психологических аспектов восприятия времени, в физике не сразу устоялись те понятия, о которых научный мир имеет представление сейчас.

Пространство более ясно для нас, поскольку нам оно кажется осязаемым, видимым и понятным. Но разве можно отделять пространство Земли от пространства Вселенной? В таком случае остается открыт вопрос о размере, ограниченности или безграничности просторов нас окружающих.

На данный момент нам известно два вида естествознания: классическое и неклассическое, которые характеризуются выдвинутыми теориями.

Физические теории в XIX веке: ньютоновская механика, электродинамика Максвелла, равновесная термодинамика. Физические теории в XX веке: специальная теория относительности, квантовая теория, общая теория относительности, квантовая теория поля, неравновесная термодинамика. При этом не забудем и эмпирические исследования, поскольку физика включает в себя не только теоретическую, но и экспериментальную деятельность. Особняком стоит космология. Сейчас она представляет собой комплекс высокотехнологичных наблюдений и теоретических построений, синтезирующих новейшие разработки в области квантовой физики и идей общей теории относительности.

II.  Античные представления о пространстве и времени

Пространство и время являются основными категориями в физике, ибо большинство физических понятий вводятся посредством операциональных правил, в которых используются расстояния в пространстве и время. В то же время пространство и время относятся к фундаментальным понятиям культуры, имеют длительную историю, важное место занимают как учения Древнего Востока, так и в мифологии, а позднее в науке Древней Греции.

Понятие времени возникло на основе восприятия человеком смены событий, предоставленной смены состояний предметов и круговорота различных процессов. Естественнонаучные представления о пространстве и времени прошли длинный путь становления и развития.

Великие умы Древней Греции (Гераклит, Демокрит, Аристотель, Эпикур) описали теорию об атомистическом строении мира, выдвинули множество постулатов, которые неожиданно предвосхитили многие открытия прошлых веков.

Большое влияние на формирование понятий пространства и времени как научных категорий сыграла пифагорейская школа. Пифагор считал, что Вселенная втягивает из «беспредельного» время, дыхание и пустоту. Причем пустота у пифагорейцев не имеет такого острого понятия как у атомистов, это – скорее, неоформленное, безграничное пространство.

В этом беспредельном пространстве зародилась Единица, сыгравшая роль семени, из которого вырос весь Космос. Вытягиваясь в длину, она порождает число 2, что геометрической интерпретации означает линию; линия, вытягиваясь в ширину, порождает число 3 – плоскость; плоскость, вытягиваясь в высоту, порождает число 4 – объем. Таким образом, уже пифагорейцы, описывая Космос, осознают (воспринимаемый нами с самого раннего детства как очевидный) факт трехмерности пространства, в котором мы живем.

Платон, развивая учение пифагорейцев о математическом начале мира, впервые в античной науке вводит понятие геометрического пространства. До Платона в античной науке пространство не рассматривалось как самостоятельна категория, отдельно от его наполнения. Платон же помещает между идеями и чувственным миром геометрическое пространство, рассматривая его как нечто среднее, «промежуточное» между ними. Если математические числа – это чисто идеальные сущности, то всевозможные математические объекты – сущности промежуточные и получаются они путем соединения числа и материи.

Сформировав впервые в истории науки философию объективного идеализма, признавая идеи – первичными сущностями (бытием), Платон тем не менее считал, что идея (единое) не может не существовать, не быть познанной без соотнесенности с другими, с материей, представляющей собой множество чувственно воспринимаемых вещей. Таким образом, Платон рассматривает 3 реальности: бытие – сфера идеального; возникновение – сфера чувственных вещей; пространство – не идеальное и не чувственное.

Соответственно математика выполняет роль посредника между сферами чувственного и идеального бытия; геометрические же объекты являются результатом сращивания идеи с интеллигибельной материей, то есть с пространством.

Платоново - пифагорейская научно-исследовательская программа была развита в эллинистический период в работах Клавдия Птолемея, Аполлония, Архимеда и Евклида. В главном труде Евклида – «Началах» - излагаются основные свойства пространства и пространственных фигур.

В современной науке широко используется понятие евклидового пространства как плоского пространства трех измерений. Систематическое изучение пространства и пространственных фигур греками было подчинено главной цели – исследованию природы, в структуре которой воплощены геометрические принципы.

Следует отметить, что наряду с понятием пространства, в Древней Греции были выработаны такие понятия как пустота и эфир. Эти понятия неразрывно связаны с представлениями о свойствах пространства, принятие или не принятие их как основополагающих в структуре науки, о чем свидетельствуют катаклизмы, происходящие в физике на протяжении всего ее развития, в особенности на рубеже XIX-XX вв.

В эпоху возрождения достигается осознание взаимосвязи между механикой и геометрией, чего не было в философии древних греков. Это привело к представлению о геометрическом объекте, движущемся в пространстве с течением времени. Это, бесспорно, серьезный шаг в направлении развития физики как стройной системы знаний, в фундамент которой закладываются представления о пространстве и времени как исходных понятий науки.

Однако каковы особенности и характерные черты этого пространства? Заполнено оно эфиром или является пустым? Вопрос этот не был праздным, решение его играло роль глубинной предпосылки построения в дальнейшем его каркаса ньютоновской физики.

Леонардо да Винчи и другие мыслители эпохи Возрождения вплотную подходили к формулированию принципа инерции, но не могли сделать последнего шага, так как не представляли себе движения в абсолютной пустоте, где движущееся тело не встречает никакого сопротивления.