Эволюция представлений о пространстве и времени
Понимание пространства и времени как инвариантных самостоятельных сущностей. Первоначально представления о пространстве и времени у древнегреческих натурфилософов сводились к отождествлению пространства с пустотой, оно рассматривалось как пустое вместилище тел в отрыве от времени и движения, как нечто абсолютное, независимое от материи. В «Началах» Евклида (III в. до н.э.) пространственные характеристики объектов впервые обрели строгую математическую форму. В это время зародились геометрические представления об однородном, плоском и бесконечном пространстве. Абсолютное пространство, по И. Ньютону, бесконечное, пустое, однородное и изотропное, большой черный ящик, «вместилище» материальных тел. Если тела исчезнут, пространство останется, т.к. абсолютное пространство остается в силу своей природы безотносительным к какому-либо внешнему предмету. Существенная характеристика ньютоновского мира – трехмерное пространство евклидовой геометрии, которое абсолютно постоянно и всегда пребывает в покое. Абсолютное, истинное, математическое время течет само по себе и в силу своей природы равномерно, безотносительно к какому-либо внешнему предмету. Оно идет сразу и везде во всей Вселенной «единообразно и синхронно» и выступает как независимый от материальных объектов процесс длительности. Значение указаний времени считалось абсолютным, не зависящим от состояния движения тела отсчета. Ньютоновская концепция пространства и времени, на основе которой строилась физическая картина мира, оказалась господствующей вплоть до конца XIX в. Концепция мирового эфира. В конце XIX в. ученые считали, что вплотную подошли к исчерпывающему описанию Вселенной. По их представлениям, пространство было заполнено непрерывной средой – «эфиром». Лучи света и радиосигналы рассматривались как волны эфира, подобно тому, как звук представлял собой чередование плотности воздуха. К концу столетия концепция всепроникающего эфира начала испытывать трудности. Ожидалось, что свет должен распространяться по эфиру с фиксированной скоростью. Но если вы сами движетесь сквозь эфир в том же направлении, что и свет, скорость света должна казаться меньше, а если вы движетесь в противоположном направлении, скорость света окажется больше. Однако в ряде экспериментов эти представления не удалось подтвердить. Наиболее точный из них осуществили в 1887 г. американские ученые А. Майкельсон (1852-1931) и Э. Морли (1839-1923). Они сравнивали скорость света в двух лучах, идущих под прямым углом друг к другу. Поскольку Земля вращается вокруг своей оси и обращается вокруг Солнца, скорость и направление движения аппаратуры сквозь эфир меняется. Но А. Майкельсон и Э. Морли не обнаружили ни суточных, ни годичных различий в скорости света в двух лучах (рис. 4). Получается, будто свет всегда движется относительно вас с одной и той же скоростью, независимо от того, как быстро и в каком направлении перемещаетесь вы сами. Основываясь на эксперименте Майкельсона-Морли, ирландский физик Д. Фитцджералд (1815-1901) и голландский физик Х. Лоренц (1853-1928) предположили, что тела, движущиеся сквозь эфир, должны сжиматься, а часы – замедляться. Это сжатие и замедление таковы, что люди всегда будут получать при измерениях одинаковую скорость света независимо от того, как они движутся относительно эфира
Рис. 4. Теория неподвижного эфира (если бы свет был волной в упругом веществе, называемом эфиром, его скорость казалась бы выше тому, кто движется на космическом корабле ему навстречу и ниже – тому, кто движется в том же направлении, что и свет) Отказ от идеи абсолютных пространства и времени, мирового эфира и других выделенных систем отсчета. Признание тесной взаимосвязи между пространством, временем, материей и ее движением.
Опыт А. Майкельсона доказал независимость скорости света от движения Земли. С точки зрения классической механики эти результаты не поддавались объяснению. Х. Лоренц вывел математические уравнения для вычисления реальных сокращений движущихся тел и промежутков времени между событиями, происходящими на них, в зависимости от скорости движения.
Земля вращается Лучи света, идущие под прямым Лучи света, идущие с запада на восток углом к направлению под прямым углом обращения Земли вокруг Солнца друг к другу, поворачиваются вместе с Землей, но не обнару- живают никаких разли- чий в скорости Рис. 5. Теория неподвижного эфира (не было обнаружено никаких различий между скоростью света в направлении движения Земли по орбите в перпендикулярном направлении) Таким образом, относительными оказывались не только всякое движение, но и пространство и время. Указанные опыты заложили фундамент теории относительности. Теория относительности А. Эйнштейна доказала, что не существует ни абсолютного пространства, ни абсолютного времени и окончательно утвердила представление об относительности пространства и времени и зависимость их от материи.
Современные представления о пространстве и времени
Любой предмет имеет ту или иную протяженность, объем, занимает определенное положение относительно других предметов. Если мы обратимся к формам движения материи, то убедимся, что они тесно связаны с пространством. Что такое пространство? Пространство выражает порядок расположения существующих объектов природы относительно друг друга, их объемы и протяженность. Движение материи происходит не только в пространстве, но и во времени. Одни события совершаются раньше, другие позже. Пространство – это порядок, в котором сосуществуют различные объекты природы, а время показывает последовательность существования сменяющих друг друга явлений и событий. Основными свойствами пространства являются: протяженность, однородность, изотропность (равноправность всех возможных направлений), трехмерность. Специфические свойства времени: длительность, однородность (равноправие всех моментов), одномерность и необратимость (анизотропность), оно течет от прошлого через настоящее к будущему. Реальные процессы всегда необратимы. Пространство и время являются основными формами существования материи, они неотделимы от нее. Пространство, в котором мы живем трехмерно. Почему? Ответ на этот вопрос пока не выходит за рамки антропного принципа (прил. 10). Из него следует, что в пространстве другого числа измерений мы просто не могли бы существовать. Не было бы атомов, молекул, планетарных систем и живых организмов, следовательно, и человека, и вообще физический мир, если бы он существовал, при этом был бы совершенно иным (прил. 11). Всеобщие свойства пространства и времени - объективность и независимость от человеческого сознания; - универсальность и реальность – это универсальные формы бытия материи, которые проявляются на всех структурных уровнях ее существования. Нет явлений, событий, предметов, которые существовали бы вне пространства и времени; - неразрывная связь друг с другом и с движущейся материей; - единство прерывности и непрерывности в их структуре – наличие отдельных тел, фиксированных в пространстве при отсутствии каких-либо «разрывов» в самом пространстве; -количественная и качественная бесконечность – невозможность найти место, где отсутствовали бы пространство и время; - неисчерпаемость их свойств. Своеобразие свойств биологического, психологического и социального пространства и времени
Каждому структурному уровню материи соответствует специфическая форма пространства и времени. Специфика биологического пространства и времени. Появление живой материи на Земле вызвало особое биологическое пространство и время. Это параметры состояния живого вещества. Биологическое время и пространство находятся в постоянном изменении – на смену одним клеткам приходят другие, сначала растет, затем стареет сам организм. Происходит смена видов растительных и животных организмов, их жизнь и смерть. У биологического пространства и времени есть свои особенности. Пространственную организацию живых молекул характеризует ассиметрия «левого» и «правого» в группировке атомов. Основополагающими молекулами живой материи являются молекулы белка и нуклеиновых кислот. Все белки живой материи состоят из 20 аминокислот, группировка атомов в которых расположена либо влево, либо вправо. При этом форме с «правосторонней» группировкой соответствует зеркальная ей «левосторонняя» форма (рис. 6).
Рис. 6. Лево- и правосторонняя формы аминокислоты
Особенность пространства живой материи состоит в том, что в молекулах белка живых систем имеются только «левосторонние» формы аминокислот, а в нуклеиновых кислотах – только «правые» сахара. Главный биологический смысл этой ассиметрии в обеспечении молекулярно – пространственной комплементарности (соответствия) при взаимодействии молекул. Эта особенность пространственной асимметрии живого известна в науке под названием хиральности (от греч. heir - рука). В неживой природе пространство симметрично, нет различий между «левым» и «правым». Неравенство «правизны и левизны» проявляется не только на молекулярном уровне, но и на уровне организмов, выражаясь в их строении и динамике. Существует не только симметрия, но и ассиметрия в строении органов, в композиции частей тела сложных организмов. Эта особенность до сих пор не получила общепризнанного объяснения. Предполагают, что такое сочетание симметрии и асимметрии обеспечивает приспособительные реакции организмов, разнообразие движений и функций, необходимых для их выживания. Живая материя имеет специфику и временной организации. Это «биологические часы». «Тиканье» и «отключение» таких часов означают запуск и отключение химических реакций, которые обеспечивают приспособление живых организмов. Медики открыли, что в разное время суток печень, почки, легкие, сердце работают с разной интенсивностью. У них свои ритмы. Система таких химических реакций предвосхищает наступление определенных состояний внешней среды, обеспечивает готовность организма к функционированию в условиях, которые должны наступить в будущем. Живой организм приспосабливается к будущим условиям, как бы обгоняя время, и живет настоящим и будущим одновременно. Специфика психологического пространства и времени
В результате эволюции человека происходит становление человеческой психики. Одновременно идет формирование нового феномена – психологического пространства и времени. Психическая регуляция движений индивида и его предметных действий происходит не только на уровне отражения внешнего физического пространства, но и на основе собственной телесной биомеханики и собственного пространства. Моторное поле психики индивида создается посредством поисковых движений, зондирующее внешнее пространство во всех направлениях. На основе этих движений в психике индивида и его психомоторике формируется обобщенный образ пространства. Этот образ включает совокупность особых метрических и топологических свойств: криволинейность, отсутствие жесткой привязки координат к координатам внешнего физического пространства, относительное безразличие к положению, преобладание топологии над метрикой, отсутствие право – левостронней симметрии. При этом поиск и опробование будущих предметных действий индивид осуществляет посредством идеальных образов, которые строятся на основе речевого общения с помощью таких психических процессов, как ощущение, восприятие, память, мышление. Благодаря идеальным образам индивид обладает способностью выходить за рамки данного мгновения, перемещаться в прошлое и будущее, во времени и пространстве, как на осознаваемом уровне, так и на бессознательном – в сновидениях и галлюцинациях. Индивид, лишенный способности видеть сновидения, может впасть в безумие. В его психологическом пространстве произойдет кумулятивное накопление обрывочных мыслей, образов, впечатлений, способных подавлять осознаваемые мысли и память. З. Фрейд (1856 - 1939) выявил неоднородность психологического пространства сновидений, его асимметрию, символизм, смещение. Одна из особенностей психологического времени, на которую указывает З. Фрейд, - пропуск, модификация, перегруппировка материала сновидения, создающая эффект обратимости времени. Особенности психологического пространства и времени проявляются на уровне коллективного бессознательного. В наибольшей степени специфика психологического пространства проявляется в феномене синхронизма психических процессов, который состоит в одновременном параллельном проявлении идентичных психических переживаний у двух или нескольких личностей.
Специфика социального пространства и времени Становление человеческого индивида происходит в рамках социогенеза – становления человеческого общества, развития форм социальной организации и духовной жизни. Одновременно идет процесс формирования нового феномена – социального пространства и времени. Социальное пространство и время имеет свои особенности. В этом пространстве и времени воспроизводится человек и развивается как общественное существо. Социальное пространство можно характеризовать как форму бытия социальной материи, в которой социальная энергия превращается в конкретные формы жизнедеятельности личностей и общества в целом. В этом плане оно обладает определенной субстанциальной реальностью. Специфическими свойствами такого пространства являются протяженность, упорядоченность, масштаб, интенсивность, насыщенность, плотность, определенная координация социальных процессов и явлений. С возникновением общества в социальное пространство входит и отношение человека к предмету и месту своего обитания. Понятие «родина» характеризует не только определенную территорию, но и его отношение к этому месту. Специфика социального пространства связана со спецификой социального времени. Социальное время – это определенный по длительности период, каким располагает любой социальный объект и общество в целом. Это совокупное время существования и деятельности всех индивидов общества. На ранних стадиях общественного развития ритмы социальных процессов были замедленными, капиталистические отношения привели к резкому увеличению производительных сил и всей системы социальных процессов. В эту эпоху появилась секундная стрелка. Ускорение свойственно современной эпохе. В настоящее время выделяют три цикла социального времени: дневной, недельный, годовой. Социальное время фиксирует особенности параметров времени в ретрансляции социального опыта и одновременность в протекании социальных событий. Примером социального времени и пространства являются исторические эпохи. Например, можно говорить о «советском» социальном пространстве и социальном времени, в рамках которых прошли жизни миллионов советских людей. В то же время другая часть человечества жили вне советской реальности, в рамках другого социального времени и пространства. Контрольные вопросы 1. Что такое материя? 2. Как развивались представления о материи? 3. Как развивались представления о движении? 4. Какие формы движения материи выделяют сейчас и чем они характеризуются? 5. Как понимали пространство и время античные натурфилософы? 6. Что такое абсолютное пространство и время по И. Ньютону? 7. В чем заключается концепция мирового эфира? 8. В чем заключаются современные представления о пространстве и времени? 9. Каковы всеобщие свойства пространства и времени? 10. В чем особенности биологического, психологического и социального пространства и времени?
|
