ERDVĖ KLASIKINĖJE FIZIKOJE
Šiame skyriuje kalbėsime apie erdvę, kaip ji atrodo klasikinėje fizikoje. Tai reiškia, kad fizikoje vartojamiems geometrijos terminams bandysime rasti „interpretaciją“ (bet reikia tik vieno, vienintelio įmanomo). Daug sudėtingesnės ir sunkesnės problemos kyla erdvės atžvilgiu nei laiko atžvilgiu. Iš dalies taip yra dėl problemų, kurias čia kelia reliatyvumo teorija. Tačiau dabar mes nenagrinėsime reliatyvumo teorijos ir traktuosime erdvę kaip kažką nesusijusio su laiku, kaip fizikai darė prieš Einšteiną.
Niutonui erdvė, kaip ir laikas, buvo „absoliuti“; tai reiškia, kad jis susideda iš taškų rinkinio, kurių kiekvienas neturi struktūros ir yra baigtinis fizinio pasaulio komponentas. Kiekvienas taškas yra amžinas ir nekintantis; pokytis slypi tame, kad taškas kartais „užima“ vieną materijos dalį, paskui kitą, o kartais lieka neužimtas. Priešingai šiam požiūriui, Leibnicas teigė, kad erdvė yra tik santykių sistema, o santykių nariai yra materialūs, o ne tik geometriniai taškai. Nors fizikai ir filosofai vis labiau linko prie Leibnizo požiūrio, matematinės fizikos aparatas ir toliau išliko niutoniškas. Matematiniame aparate „erdvė“ vis dar yra „taškų“, kurių kiekvienas yra apibrėžtas trimis koordinatėmis, rinkinys, o „medžiaga“ yra „dalelių“, kurių kiekviena skirtingu laiku užima skirtingą tašką, rinkinys. Jei neprivalome sutikti su Niutono fizinės tikrovės priskyrimu taškams, tai ši sistema reikalauja interpretacijos, kurioje „taškai“ turi struktūrinį apibrėžimą.
Naudojau posakį „fizinė tikrovė“, kuris gali būti laikomas pernelyg metafiziniu. Tai, ką turiu omenyje, gali būti išreikšta šiuolaikiniam skoniui labiau patinkančia forma, naudojant minimalaus žodyno techniką. Jei pateikiamas pavadinimų rinkinys, gali atsitikti taip, kad kai kurie įvardinti dalykai turi struktūrinį apibrėžimą kitų apibrėžimų atžvilgiu; šiuo atveju turėsime minimalų žodyną, kuriame nėra tokių pavadinimų, vietoj kurių galima pakeisti apibrėžimus. Pavyzdžiui, kiekvienas prancūzas turi savo vardą, o žodžius „prancūzų tauta“ taip pat galima laikyti tinkamu vardu, bet tai nėra būtina, nes galime sakyti, kad „prancūzų tauta“ apibrėžiama kaip „klasė, susidedanti iš toliau nurodyti asmenys (visų asmenų sąrašas pateikiamas toliau. )“. Šis metodas taikomas tik privačioms klasėms, tačiau yra ir kitų metodų, kurių šis apribojimas nesaisto. Galime apibrėžti „Prancūziją“ nurodydami jos geografines ribas, o tada apibrėžti „prancūzą“ kaip asmenį, „gimusį Prancūzijoje“.
Šiam vardų pakeitimo struktūriniais apibrėžimais procesui praktikoje yra aiškios ribos, o galbūt (nors tai nėra tikra) teoriškai yra ir ribų. Paprastumo dėlei darydami prielaidą, kad materiją sudaro elektronai ir protonai, teoriškai galėtume suteikti tinkamą pavadinimą kiekvienam elektronui ir kiekvienam protonui; tada galėtume apibrėžti individą, nurodydami elektronus ir protonus, kurie sudaro jo kūną skirtingu metu; taigi žmonių individų vardai teoriškai būtų pertekliniai. Paprastai tariant, viskam, kas turi analizei prieinamą struktūrą, pavadinimo nereikia, nes jį galima nustatyti naudojant sudedamųjų dalių pavadinimus ir žodžius, nurodančius jų ryšius. Kita vertus, viskam, kas neturi žinomos struktūros, reikia pavadinimo, jei apie tai reikia išreikšti visas savo žinias.
Pažymėtina, kad žymintis apibrėžimas nepadaro pavadinimo nereikalingo. Pavyzdžiui, „Aleksandro Didžiojo tėvas“ yra žymintis apibrėžimas, tačiau jis neleidžia išreikšti fakto, kurį amžininkai galėtų išreikšti žodžiais „šis žmogus yra Aleksandro tėvas“, kur žodis „tai“ atlieka funkciją. vardo.
Kai neigiame Niutono absoliučios erdvės teoriją, matematinėje fizikoje ir toliau vartodami tai, ką vadiname „taškais“, mūsų veiksmai yra pateisinami tik tuo atveju, jei yra struktūrinis „taško“ ir (teoriškai) atskirų taškų apibrėžimas. turi būti pasiektas naudojant metodus, panašius į tuos, kuriuos naudojome apibrėždami „akimirkas“. Tačiau čia reikia padaryti dvi išlygas: pirma, kad mūsų taškų įvairovė turi būti trimatė, ir, antra, tašką turime apibrėžti kaip momentą. Teigti, kad taškas P, esantis viename laike, yra tapatus taškui O, esančiam kitame laike, reiškia tai, kas neturi apibrėžtos reikšmės, išskyrus sąlyginį, priklausantį nuo materialių ašių pasirinkimo. Bet kadangi šis klausimas yra susijęs su reliatyvumo teorija, dabar jo nenagrinėsiu išsamiai ir šiuo metu apsiribosiu taškų nustatymu, nekreipdamas dėmesio į sunkumus, susijusius su vienalaikiškumo apibrėžimu.
Toliau neakcentuoju tikslaus taškų braižymo metodo, kurį naudoju. Galimi ir kiti metodai, o kai kurie iš jų gali būti netgi labiau spėlioti. Svarbu tik pažymėti, kad tokius metodus galima sugalvoti. Apibrėždami momentus naudojome „atsitiktinumo“ santykį laike – santykį, kuris vyksta tarp dviejų įvykių, kai (įprastine kalba) yra laikas, per kurį egzistuoja abu. Apibrėždami taškus, naudojame „sutapimo“ erdvėje santykį, kuris turi vykti tarp dviejų vienu metu vykstančių įvykių, kurie (paprasta kalba) visiškai arba iš dalies užima tą pačią erdvės sritį. Reikėtų pažymėti, kad įvykiai, priešingai nei materijos dalys, neturėtų būti laikomi vienas kitam nepralaidžiais. Materijos nepralaidumas yra savybė, tautologiškai išplaukianti iš jos apibrėžimo. Tačiau „įvykiai“ apibrėžiami tik kaip terminai, kurie neturi struktūros ir turi tokius erdvinius ir laiko ryšius, kurie priklauso ribotiems erdvės tūriams ir ribotiems laiko periodams. Kai sakau „toks“, turiu galvoje „panašus pagal logines savybes“. Tačiau „atsitiktinumas“ pats savaime nėra logiškai apibrėžtas; tai empiriškai atpažįstamas santykis, kuris struktūroje, kurią ginu, turi tik vizualinį apibrėžimą.
Daugelyje daugiau nei vienos dimensijos, naudojant dvejetainį „išlygiavimo“ ryšį, negalime sukurti nieko, kas turėtų „taškams“ reikalingas savybes. Paimkime plokštumos figūras kaip paprasčiausią pavyzdį.
Trys figūros plokštumoje – A, B ir C – gali persidengti viena kitą taip, kad kiekviena perdengtų kitas dvi, ir tuo pačiu taip, kad nebūtų bendro visoms trims figūroms ploto. Aukščiau pateiktame paveikslėlyje apskritimas A persidengia su stačiakampiu B ir trikampiu C, o stačiakampis B sutampa su trikampiu C, tačiau nėra bendro ploto A, B ir C. Mūsų konstrukcijos pagrindas turėtų būti ne dviejų, o trijų figūrų santykis. . Sakysime, kad trys sritys yra bendros, kai yra sritis, bendra visoms trims formoms. (Tai yra paaiškinimas, o ne apibrėžimas.)
Remsimės tuo, kad figūros, su kuriomis susiduriame, yra arba apskritimai, arba gaunamos iš apskritimų dėl tempimo ar suspaudimo, o tai išsaugo ovalumą. Šiuo atveju, jei jums pateikiamos trys taškinės figūros A, B ir C, o ketvirtoji figūra D yra tokia, kad L, B, D ir A, C, D ir B, C, D būtų taškuoti, tada A, B, C ir D turi bendrą erdvę.
Dabar grupę, kurią sudaro bet koks skaičius figūrų, vadiname taškine, jei kiekviena šios grupės triada yra taškinė. Taškinė figūrų grupė yra „taškas“, jei jos negalima išplėsti nenustojant būti punktyrine grupe, tai yra, jei kuriai nors grupei nepriklausančiai figūrai X yra bent dvi figūros A ir B, kad A , B ir X nebūtų ląstelės pagrindu.
Šis apibrėžimas taikomas tik dviem aspektais. Trijų dimensijų atveju turime pradėti nuo taškinio ryšio tarp keturių erdvinių figūrų ir visos šios figūros turi būti arba sferos, arba tokie ovaloidai, kurie gaunami iš rutulių dėl nuolatinio tempimo tam tikromis kryptimis ir susitraukimo kitomis. Tada, kaip ir anksčiau, taškinė figūrų grupė yra ta, kurioje kas keturios figūros yra taškinės; ląstelių grupė yra „taškas“, jei jos negalima išplėsti nenustojant būti ląstele.
n matmenų apibrėžimai išlieka tie patys, išskyrus tai, kad pradinis taško ir taško santykis turi būti susijęs su n + 1 skaičiais.
„Taškai“ apibrėžiami kaip įvykių klasės, naudojant aukščiau nurodytus metodus ir numanant, kad kiekvienas įvykis „užima“ daugiau ar mažiau ovalų plotą.
„Įvykiai“ šioje diskusijoje turi būti suprantami kaip neapibrėžta žaliava, iš kurios turi būti gaunami geometriniai apibrėžimai. Kitame kontekste mums gali tekti ištirti, ką reiškia „įvykiai“, o tada galime tęsti analizę, tačiau dabar „įvykių“ įvairovę su jų erdviniais ir laiko santykiais laikome empiriniais duomenimis.
Būdas, kuriuo erdvinė tvarka išvedama iš mūsų prielaidų, yra gana sudėtinga. Tačiau čia apie tai nieko nesakysiu, nes šį klausimą nagrinėjau knygoje „Materijos analizė“, kur taip pat pateikiau daug išsamesnę „taškų“ apibrėžimo analizę (28 ir 29 skyriai).
Reikėtų kai ką pasakyti apie metrines erdvės savybes. Astronomai savo populiariose knygose pirmiausia stebina pasakojimais apie tai, kaip nepaprastai toli nuo mūsų yra daug ūkų, o paskui teiginiais, kad visata galiausiai yra baigtinė, nes yra trimatis sferos paviršiaus analogas. Tačiau savo mažiau populiariose knygose jie sako, kad matavimas yra tik sąlyginis ir, jei norėtume, galėtume priimti sąlygas, kurios lemtų, kad tolimiausi mums žinomi šiaurinio pusrutulio ūkai būtų arčiau mūsų. nei priešingo pusrutulio ūkai. Jei taip, tai visatos platybės yra ne faktas, o sąlygų rezultatas. Manau, kad tai tik iš dalies tiesa, tačiau jokiu būdu nėra lengva išryškinti matavimo sutartingumo elementą. Prieš bandant tai padaryti, reikia kai ką pasakyti apie matavimą jo elementariomis formomis.
Atstumo matavimai net iki tolimų ūkų yra pagrįsti atstumo matavimais Žemės paviršiuje, o žemės paviršiaus matavimai prasideda darant prielaidą, kad kai kurie kūnai gali būti laikomi maždaug standžiais (standžiais). Jei matuojate savo kambario dydį, darote prielaidą, kad matuojant jūsų liniuotė nepailgėja ar netrumpėja. Didžiosios Britanijos kariniai žemės matavimai nustato daugumą atstumų per trianguliaciją, tačiau šis procesas reikalauja, kad bent vienas atstumas būtų išmatuotas tiesiogiai. Iš tiesų, pagrindinė linija, pasirinkta Solsberio lygumose, buvo kruopščiai išmatuota taip, kaip mes matuojame savo kambario dydį: grandinė, kurią pagal apibrėžimą galima laikyti ilgio vienetu, buvo iš naujo nutiesta ant žemės paviršiaus išilgai. linija, kuri buvo kuo tiesesnė.... Kai šis ilgis buvo nustatytas tiesiogiai, likusi matavimo dalis buvo atlikta matuojant kampus ir atitinkamus skaičiavimus: Žemės skersmuo, atstumas iki Saulės ir Mėnulio ir net atstumai iki artimiausių nejudančių žvaigždžių gali būti nustatyti be jokių tolesnis tiesioginis ilgio matavimas.
Tačiau atidžiai išnagrinėjus šį procesą paaiškėja, kad jis kupinas sunkumų. Prielaida, kad kūnas yra „kietas“, neturi apibrėžtos reikšmės, kol nenustatome metrikos, leidžiančios palyginti ilgius ir kampus vienu momentu su ilgiais ir kampais kitu laiko momentu, nes „standžias“ kūnas tai daro. nekeičia savo formos, jokio dydžio. Bet tada turime apibrėžti „tiesią liniją“, nes visi mūsų rezultatai bus neteisingi, jei pagrindinė linija Solsberio lygumoje ir linijos, naudojamos trianguliacijos procese, nėra tiesios. Todėl išeina, kad matavimas suponuoja geometriją (leidžiančią apibrėžti „tiesę“) ir pakankamai fizikos žinių, kas suteikia pagrindo kai kuriuos kūnus laikyti maždaug standžiais ir lyginti vienu laiko momentu išmatuotus atstumus su kitu momentu išmatuotais. . Su tuo susijusius sunkumus sunku įveikti, tačiau jie slepiasi už prielaidų, padarytų remiantis įprastu sveiku protu.
Įprastas sveikas protas, grubiai tariant, daro prielaidą, kad kūnas yra kietas, jei jis atrodo kietas. Ungurinė žuvis neatrodo kieta, bet plieninis strypas taip. Kita vertus, akmenukas čiurlenančio upelio dugne gali atrodyti kaip ungurys, bet sveiko proto požiūriu šis akmenukas vis dėlto yra kietas, nes šiuo požiūriu prisilietimas laikomas patikimesniu. nei matymas, o kai basas pereini upelio brastą, tada tiesiog jauti, kad akmenukas kietas. Taip argumentuojant reikėtų pasakyti, kad įprastas sveikas protas yra tarsi niutoniškas: jis yra įsitikinęs, kad kiekvieną akimirką kūnas turi tam tikrą jam būdingą formą ir dydį, tokį patį arba ne tą patį kaip jo forma. o dydis kitą akimirką. Jei erdvė yra absoliuti, tai šis tikėjimas turi tam tikrą prasmę, bet be absoliučios erdvės iš karto praranda bet kokią prasmę. Tačiau turi būti toks fizikos aiškinimas, kuris atspindėtų labai didelę pažangą, kylančią iš sveiko proto prielaidų.
Kaip ir laiko matavime, čia veikia trys veiksniai: pirma, prielaida, kurią galima ištaisyti; antra, fizikiniai dėsniai, kurie, remiantis šia prielaida, yra maždaug teisingi; trečia, prielaidos pasikeitimas, dėl kurio fizikiniai dėsniai tikslesni. Jei darysite prielaidą, kad plieninis strypas, kuris vizualiai ir lytėjimo požiūriu atrodo standus, išlieka tokio pat ilgio, pamatysite, kad atstumas nuo Londono iki Edinburgo, Žemės skersmuo ir atstumas iki Sirijaus yra beveik pastovūs, bet šiek tiek trumpesni. šiltu oru nei šaltu oru. Tada bus lengviau pasakyti, kad plieninis strypas plečiasi šildamas, ypač kai pastebėsite, kad tai leidžia pirmiau minėtus atstumus laikyti beveik pastoviais, o tada pasakyti, kad termometre matote, kad gyvsidabris užima daugiau vietos. šiltas oras. Taigi jūs pripažįstate, kad iš pažiūros standūs kūnai plečiasi nuo šilumos, ir tai pripažįstate siekdami supaprastinti fizikinių dėsnių formulavimą.
Pabandykime išsiaiškinti, kas šiame procese yra sąlygiška, o kas pasirodo esąs fizinis faktas. Fizinis faktas yra tas, kad jei paimsite du vienodos kambario temperatūros ir, regis, vienodo ilgio plieninius strypus ir vieną iš jų pakaitinsite ant ugnies, o kitą įdėsite į sniegą, tada palyginus juos vėliau paaiškėja, kad tas pats. kuris degė, jis atrodys šiek tiek ilgesnis nei esantis sniege, bet kai jie abu vėl turės jūsų kambario temperatūrą, šis skirtumas išnyks. Čia aš remiuosi prielaida apie ikimokslinius temperatūros nustatymo metodus: karštu arba šaltu kūnu laikau tai, kas liečiant karšta arba šalta. Dėl tokių neapdorotų ikimokslinių stebėjimų nusprendžiame, kad termometras tiksliai išmatuoja tai, kas apytiksliai išmatuojama pagal mūsų lytėjimo šilumos ir šalčio pojūčius; dabar, kaip fizikai, galime nekreipti dėmesio į šiuos lytėjimo pojūčius ir remtis tik termometru. Būtų tautologija sakyti, kad gyvsidabris mano termometre kyla kylant temperatūrai, bet esminis faktas yra tas, kad visi kiti termometrai elgiasi taip pat. Šis faktas rodo panašumą tarp mano termometro ir kitų kūnų elgesio.
Tačiau susitarimo elementas nėra toks, kaip aš jį nustatiau. Nemanau, kad mano termometras pagal apibrėžimą yra teisingas; priešingai, visi pripažįsta, kad kiekvienas veikiantis termometras yra daugiau ar mažiau netikslus. Idealus termometras, prie kurio dabartiniai termometrai tik artėja, yra toks, kurio tikslumas bendrasis kūnų plėtimosi, kylant temperatūrai, dėsnis tampa kuo tikslesnis. Empirinis faktas yra tas, kad dėl tam tikrų taisyklių laikymosi gaminant termometrus galime juos vis labiau priartinti prie idealaus termometro, ir būtent šis faktas pagrindžia temperatūros, kaip dydžio, turinčio tam tikrą tikslumą, sampratą. konkretaus kūno vertę tam tikru metu, kuri gali šiek tiek nukrypti nuo bet kurio galiojančio termometro vertės.
Šis procesas yra vienodas visuose fiziniuose matmenyse. Apytiksliai matavimai lemia apytikslį dėsnį; matavimo priemonių keitimas (paisant taisyklei, kad visi prietaisai, skirti tam pačiam kiekiui matuoti, turi duoti kuo tikslesnį rezultatą) gali vis labiau patikslinti įstatymą. Geriausiu įrankiu laikomas tas, kuris suteikia aukščiausią įmanomą įstatymo tikslumo laipsnį, ir manoma, kad idealus įrankis gali padaryti įstatymus visiškai tikslius.
Nors ši situacija gali atrodyti sudėtinga, ji vis tiek nėra pakankamai sudėtinga. Šis procesas kartais siejamas tik su vienu įstatymu, o labai dažnai nutinka taip, kad pats įstatymas yra apytikslis. Įvairių dydžių matavimai yra tarpusavyje susiję, kaip ką tik matėme pavyzdyje su ilgiu ir temperatūra, todėl vieno dydžio matavimo būdo pasikeitimas gali pakeisti kito dydžio matą. Atskirų faktų dėsniai, sąlygos ir stebėjimai realiame mokslo raidos procese beveik neišsprendžiami ir persipynę. Stebėjimas paprastai nurodomas tokia forma, kuri prisiima tam tikrus dėsnius ir tam tikras sąlygines prielaidas; jei rezultatas prieštarauja anksčiau priimtų dėsnių ir sąlyginių prielaidų sistemai, tuomet tyrėjui gali būti suteikta nemaža laisvė pasirenkant, kurį iš šių dėsnių ar sąlyginių prielaidų keisti. Puikus pavyzdys yra Michelson-Morley eksperimentas, kurio paprasčiausias aiškinimas reiškia radikalų laiko ir erdvės matmenų pasikeitimą.
Bet grįžkime prie atstumo matavimo. Čia yra daug neapdorotų ikimokslinių stebėjimų, kurie rodo tikrus naudojamus matavimo metodus. Jei einate ar važiuojate dviračiu lygiu keliu, taikydami tolygią ir vienodą judėjimo jėgą, jums reikės maždaug tiek pat laiko kiekvienai kelio myliai. Jei kelias asfaltuotas, vienai myliai medžiagos reikės maždaug tiek pat, kiek kitai myliai. Jei važiuojate keliu, kiekvienos mylios laikas bus maždaug toks pat, kaip numatėte pagal spidometro rodmenis. Jei atliksite trigonometrinius skaičiavimus, darydami prielaidą, kad visos tolesnės mylios yra vienodos, tada rezultatai labai sutaps su rezultatais, gautais atliekant tiesioginį matavimą. ir kt. Visa tai rodo, kad įprastų matavimo procesų metu gauti skaičiai turi didelę reikšmę fizikai ir yra daugelio fizikinių ar fiziologinių dėsnių pagrindas. Bet šie dėsniai, suformuluoti, suteikia pagrindą tobulinti matavimo procesus ir patobulintų procesų rezultatus pripažinti „tikslesniais“, nors iš tikrųjų jie yra tik patogesni.
Tačiau „tikslumo“ sąvokoje yra vienas elementas, kuris yra ne tik patogus. Esame įpratę prie aksiomos, kad du dalykai, kurie atskirai lygūs tam pačiam trečiajam, yra lygūs vienas kitam. Ši aksioma turi vaizdingą ir apgaulingą įrodymų regimybę, nepaisant to, ką empiriniai įrodymai prieštarauja. Atlikę subtiliausią bandymą, kurį galite pritaikyti, galite sužinoti, kad A yra lygus B, o B yra lygus C, bet kad A nėra lygus C. Kai taip atsitinka, sakome, kad A iš tikrųjų nėra lygus B arba kad B nelygu C Gana keista, kad mes linkę tai sakyti, kai tobulinama matavimo technika. Tačiau tikrasis mūsų tikėjimo šia aksioma pagrindas nėra empirinis. Manome, kad lygybė yra bendros nuosavybės turėjimas. Du ilgiai yra lygūs, jei jų dydis yra vienodas, ir būtent šį dydį išreiškiame matuodami. Jei esame teisūs, aksioma logiškai būtina. Jei A ir B yra vienodo dydžio, o jei B ir C yra vienodi, tai A ir C būtinai turi būti vienodo dydžio, jei viskas, kas išmatuota, turi tik vieną dydį.
Nors šis tikėjimas dydžiu kaip savybė, kuri gali būti bendra skirtingiems išmatuotiems dalykams, yra paslėpta ir daro įtaką įprastam sveiko proto supratimui apie tai, kas akivaizdu, vis dėlto neturėtume priimti šio įsitikinimo, kol neturime jo teisingumo įrodymų šiuo konkrečiu klausimu. svarstome. Tikėjimas, kad kiekvienas iš serijos narių turi tokią savybę, logiškai prilygsta įsitikinimui, kad tarp bet kurių dviejų serijos narių yra pereinamasis simetriškas ryšys. (Šią atitiktį anksčiau vadinau „abstrakcijos principu“. Tranzityvinis ryšys arba asimetrinis pereinamasis ryšys. Pirmuoju atveju sakome, kad atstumas tarp vienos poros taškų yra lygus atstumui tarp kitos poros taškų; pastaruoju atveju pagal santykio prasmę sakome, kad pirmasis atstumas yra mažesnis arba didesnis nei antrasis. Atstumas tarp dviejų taškų gali būti apibrėžtas kaip taškų porų, kurių atstumai tarp jų yra vienodi, klasė.
Tai viskas, ką galime pasakyti matavimo klausimu, nesileidžiant į tiesių nustatymo klausimą, kurį dabar turime spręsti.
Tiesi linija atsirado kaip sveiko proto optinė sąvoka. Kai kurios linijos atrodo tiesios. Jei tiesus strypas laikomas priešais akį, tai arčiausiai akies esanti jo dalis paslėps visa kita, o jei strypas yra išlenktas, tada bus matoma ta jo dalis, kuri yra už kreivumo. Žinoma, yra ir kitų sveiko proto priežasčių, dėl kurių kyla tiesios linijos samprata. Jei kūnas sukasi, tada susidaro tiesi linija – sukimosi ašis – kuri lieka nejudanti. Jei stovite metro vagone, galite pasakyti, kada traukinys važiuoja vingiu, pagal tai, kad jūsų kūnas linkęs lenktis į vieną ar kitą pusę. Taip pat galima nustatyti tam tikrą tiesumą liečiant; aklieji beveik taip pat gerai atpažįsta formas, kaip ir regintys.
Elementariojoje geometrijoje tiesios linijos apibrėžiamos iš viso; pagrindinė jų charakteristika yra ta, kad tiesė yra apibrėžta, jei pateikiami du taškai. Gebėjimas žiūrėti atstumą kaip tiesių linijų ryšį tarp dviejų taškų priklauso nuo prielaidos, kad tiesės egzistuoja. Tačiau šiuolaikinėje geometrijoje, pritaikytoje fizikos poreikiams, tiesių euklido prasme nėra, o „atstumą“ du taškai lemia tik tada, kai jie yra labai arti vienas kito. Kai du taškai yra toli vienas nuo kito, pirmiausia turime nuspręsti, kuriuo maršrutu eisime iš vieno į kitą, o tada susumuoti daug mažų šio maršruto atkarpų. „Tiesiausia“ linija tarp šių dviejų taškų bus ta, kurioje atkarpų suma yra minimali. Vietoj tiesių čia turėtume naudoti „geodezines linijas“, kurios yra trumpesni maršrutai iš vieno taško į kitą nei bet kurie kiti nuo jų besiskiriantys maršrutai. Tai pažeidžia atstumo matavimo paprastumą, kuris tampa priklausomas nuo fizikinių dėsnių. Dėl geometrinių matavimų teorijos kylančių komplikacijų negalima išspręsti išsamesnio fizikinių dėsnių ir fizinės erdvės geometrijos ryšio tyrimo.
24. Erdvė ir laikas. Erdvė ir laikas kaip universalios materijos egzistavimo formos. Pasaulio vienybės principas Erdvė yra tam tikra materiali arba logiškai įsivaizduojama aplinka materialiems ar įsivaizduojamiems objektams sugyventi.
4 skyrius. ERDVINIS KIEKIS IR KOKYBINĖ ERDVĖ Jau anksčiau matėme, kad išplėtimas nėra tiesiog ir išimtinai kiekybės būdas, arba, kitaip tariant, jei galima drąsiai kalbėti apie išplėstinį ar erdvinį kiekį, tada
23 skyrius. LAIKAS VERTĖS Į ERDVĄ Kaip jau minėjome anksčiau, laikas tam tikra prasme išeikvoja erdvę dėl suspaudimo jėgos, kurią jis reprezentuoja ir kuri vis labiau siekia sumažinti erdvinį plėtimąsi.
6 SKYRIUS ERDVĖ PSICHOLOGIJOJE Psichologija nagrinėja erdvę ne kaip santykių tarp materialių objektų sistemą, o kaip būdingą mūsų suvokimo bruožą. Jei galėtume laikytis naivaus realizmo požiūrio, tai šis skirtumas neturėtų didelės reikšmės
7 SKYRIUS ERDVĖS LAIKAS Visi žino, kad Einšteinas vietoj erdvės ir laiko sąvokų įvedė erdvėlaikio sąvoką, tačiau matematinės fizikos nepažįstantys žmonės dažniausiai turi tik labai miglotą supratimą apie šio pakeitimo esmę. Kadangi šis pakeitimas yra
Išplėtotų klasikinės fizikos teorijų konstravimo logika Klasikinio laikotarpio moksle išplėtotos teorijos buvo kuriamos nuosekliai apibendrinant ir sintezuojant tam tikras teorines schemas ir dėsnius, tokiu būdu buvo kuriamos pagrindinės klasikinės fizikos teorijos.
4 skyrius KAS UŽPILDYTA VISATOS ERDVĖJE Šį skyrių pradedame primindami, kad pagal šiuolaikines pagrindines fizines teorijas erdvė ir laikas yra materijos egzistavimo formos. Galbūt šis paminėjimas kai kuriems iš mūsų atrodys
Apskaičiuojamumas klasikinėje fizikoje: kur mes esame? Šiame skyriuje stengiausi nepamesti iš akių apskaičiuojamumo problemos ir, skirdamas apskaičiuojamumą nuo determinizmo, bandžiau parodyti, kad pirmasis gali būti toks pat svarbus kaip
17 skyrius Fizikos ir psichologijos įsipainiojimas Tyrinėtojams, mistikams ir visiems, norintiems padėti kurti geresnį pasaulį, reikia daugybės skirtingų raktų į ateitį. Svarbiausias dalykas, į kurį sutelkiu dėmesį šioje knygoje, yra gyventi, dirbti ir žaisti
Mokslo, aukštojo mokslo ir techninės politikos ministerija
Rusijos Federacija
Saratovo valstybinis Raudonosios darbo vėliavos ordinas
Universitetas pavadintas N. G. Černyševskis
FILOSOFIJOS SANTRAUKA
kandidatas į mokslų daktaro vardą.
Kietojo kūno fizikos katedros inžinierius
Babajanas Andrejus Vladimirovičius.
Tema: Erdvė ir laikas fizikoje.
Saratovas – 1994 m
ĮVADAS 2
1. Erdvės ir laiko reprezentacijų kūrimas
klasikinėje mechanikoje 3
2. Erdvė ir laikas reliatyvumo teorijoje
Albertas Einšteinas 8
2.1. Specialioji reliatyvumo teorija 8
2.2. Erdvė ir laikas bendrojoje teorijoje
reliatyvumo ir reliatyvizmo
kosmologija 10
3. Erdvė ir laikas mikropasaulio fizikoje 15
3.1. Erdvinės ir laiko reprezentacijos
kvantinė mechanika 15
3.2. Erdvės nepertraukiamumas ir tęstinumas ir
laikas mikropasaulio fizikoje 18
3.3. Erdvės makroskopiškumo problema ir
laikas mikropasaulyje 20
IŠVADA 23
NUORODOS 24
ĮVADAS
Dialektinis materializmas kyla iš to, kad „pasaulyje
nėra nieko, išskyrus judančią materiją, o judančios medžiagos nėra
gali judėti skirtingai, kaip erdvėje ir laike “(*).
Todėl erdvė ir laikas yra esminiai dalykai
materijos egzistavimo formos. Klasikinė fizika
erdvės ir laiko kontinuumu laikė kaip
universali fizinių objektų dinamikos arena. bet
neklasikinės fizikos (elementariųjų dalelių fizikos,
kvantinė fizika ir kt.) iškelti naujų idėjų apie
erdvė ir laikas. Paaiškėjo, kad šios kategorijos yra neatsiejamos
susijęs. Atsirado įvairių sąvokų: pagal vieną,
pasaulyje išvis nieko nėra, išskyrus tuščią susuktą
erdvė, o fiziniai objektai yra tik apraiškos
ši erdvė. Kitų nuomone, erdvė ir laikas
yra būdingi tik makroskopiniams objektams.
Kaip matote, šiuolaikinė fizika labai išaugo ir
prarado vienybę, kuri įvairiose jos dalyse egzistuoja tiesiogiai
priešingi teiginiai apie erdvės prigimtį ir statusą ir
laikas. Šis faktas reikalauja kruopštaus tyrimo, nes
gali atrodyti, kad šiuolaikinės fizikos sąvokos
prieštarauja pagrindinėms dialektikos nuostatoms
materializmas.
Tiesa, reikia pažymėti, kad šiuolaikinėje fizikos kalboje
yra apie erdvę ir laiką kaip fizines sąvokas, kaip apie
suteiktos specifinės matematinės struktūros
tinkamos semantinės ir empirinės interpretacijos
tam tikrų teorijų rėmuose ir kad makroskopiškumo išaiškinimas
panašios struktūros nėra tiesiogiai susijusios su pareigomis
dialektinis materializmas apie erdvės universalumą ir
laiko, nes čia jau kalbame apie filosofines kategorijas.
Patartina tyrimą pradėti nuo reprezentacijų
antikinę gamtos filosofiją, vėliau analizuojant visą vystymosi procesą
erdvės ir laiko reprezentacijos iki šių dienų.
DDDDDDDDD
(*) Leninas V.I. PSS, t. 18, p. 181.
1. ERDVINĖ – LAIKINĖ RAŠTA
KLASIKINĖS FIZIKOS ATTEIKIMAI.
Analizuojant senovės doktrinas apie erdvę ir laiką
apsistokime ties dviem: Demokrito atomizmu ir Aristotelio sistema.
Atominę doktriną sukūrė materialistai
Senovės Graikija, Leukipas ir Demokritas. Pagal šią doktriną,
visa natūrali įvairovė susideda iš smulkiausių dalelių
materija (atomai), kuri juda, susiduria ir
tilptų kartu tuščioje erdvėje. Atomai (būtis) ir tuštuma (
niekis) yra pasaulio kilmė. Atomai neatsiranda ir neatsiranda
yra sunaikinti, jų amžinybė kyla iš beprasmybės
laikas. Atomai juda tuštumoje begalinį laiką.
Begalinė erdvė atitinka begalinį laiką.
Šios koncepcijos šalininkai tikėjo, kad atomai yra fiziškai
nedalomi dėl jų tankumo ir dėl to, kad juose nėra tuštumos. Krūva
atomai, kurių neskiria tuštuma, virsta vienu
didelis atomas, kuris išsekina pasaulį.
Pati koncepcija buvo pagrįsta atomais, kurie in
kartu su tuštuma sudaro visą realaus pasaulio turinį. V
šie atomai yra pagrįsti amerais (erdviniu minimumu
reikalas). Amerso dalių trūkumas yra kriterijus
matematinis nedalomumas. Atomai nesuyra į amerus, bet
pastarųjų laisvoje valstybėje nėra. Tai tas pats kaip
šiuolaikinės fizikos sampratos apie kvarkus.
Demokrito sistemą apibūdindamas kaip struktūrinės teorijos
materijos lygiai – fiziniai (atomai ir tuštuma) ir
matematinis (amers), mes susiduriame su dviem
erdvės: ištisinė fizinė erdvė kaip
talpykla ir matematinė erdvė, pagrįsta amerais
kaip materijos apimties mastelio vienetai.
Pagal atomistinę erdvės sampratą
Demokritas sprendė klausimus apie laiko ir judėjimo prigimtį. V
juos toliau į sistemą išplėtojo Epikūras. Epikūras
laikė mechaninio judėjimo savybes, pagrįstas
diskretiška erdvės ir laiko prigimtis. Pavyzdžiui,
Izotachinė savybė yra ta, kad visi atomai juda
tas pats greitis. Matematiniu lygmeniu izotachijos esmė
susideda iš to, kad judėjimo procese atomai praeina vieną
erdvės „atomas“ vienam laiko „atomui“.
Taigi senovės graikų atomistai išskyrė du tipus
erdvė ir laikas. Jų nuomonė buvo įgyvendinta
esminės ir atributinės sąvokos.
Aristotelis savo analizę pradeda bendru klausimu apie
laiko egzistavimą, tada paverčia jį klausimu
dalijamo laiko egzistavimas. Tolesnė laiko analizė
yra diriguojamas Aristotelis jau fiziniame lygmenyje, kur pagrindinis
jis atkreipia dėmesį į laiko ir judėjimo santykį. Aristotelis
rodo. kad laikas yra neįsivaizduojamas, neegzistuoja be judėjimo, bet
tai nėra pats judėjimas.
Tokiame laiko modelyje įgyvendinama reliacinė koncepcija.
Galite matuoti laiką ir pasirinkti jo matavimo vienetus naudodami
bet kokį periodinį judėjimą, bet tam, kad gautųsi
vertė buvo universali, reikia naudoti judėjimą su
Maksimalus greitis. Šiuolaikinėje fizikoje tai yra greitis
šviesa, senovės ir viduramžių filosofijoje – judėjimo greitis
dangaus sfera.
Erdvė Aristoteliui veikia kaip savotiška
materialaus pasaulio objektų santykiai, ji suprantama kaip
Aristotelio mechanika veikė tik jo modelyje
pasaulis. Jis buvo pastatytas remiantis akivaizdžiais žemiškojo pasaulio reiškiniais. Bet
tai tik vienas iš Aristotelio kosmoso lygmenų. Jo
kosmologinis modelis veikė baigtinėje nevienodoje formoje
erdvė, kurios centras sutapo su Žemės centru. Erdvė
buvo padalintas į žemiškąjį ir dangiškąjį lygius. Žemiškas susideda iš
keturi elementai – žemė, vanduo, oras ir ugnis; dangiškasis – iš
eteriniai kūnai nesibaigiančiais sukamaisiais judesiais.
Šis modelis gyvuoja apie du tūkstantmečius.
Tačiau Aristotelio sistemoje buvo ir kitų nuostatų,
kuris pasirodė perspektyvesnis ir daugiausia ryžtingas
mokslo raida iki šių dienų. Tai yra apie
loginė Aristotelio doktrina, kurios pagrindu buvo
sukūrė pirmąsias mokslines teorijas, ypač geometriją
Euklido geometrijoje kartu su apibrėžimais ir aksiomomis
tenkinami ir postulatai, kas labiau būdinga fizikai nei
aritmetika. Postulatai suformuluoja užduotis, kurios
buvo laikomi išspręstais. Šis metodas pristato modelį
teorija, kuri veikia ir šiandien: aksiomatinė sistema ir
empirinį pagrindą sieja veiklos taisyklės.
Euklido geometrija yra pirmoji loginė sąvokų sistema,
aiškinantis kai kurių gamtos objektų elgesį. Didžiulis
Euklido nuopelnas yra pasirinkimas kaip teorijos objektai
kietieji ir šviesūs spinduliai.
G. Galilėjus atskleidė aristoteliškojo paveikslo nenuoseklumą
pasaulis tiek empiriniu, tiek teoriniu ir loginiu požiūriu. SU
teleskopu jis aiškiai parodė, koks yra gylis
plėtotų revoliucinių N. Koperniko idėjų
heliocentrinis pasaulio modelis. Pirmas žingsnis kuriant teoriją
1. Kiekviena planeta juda išilgai elipsės, viename iš židinių
kuri yra saulė.
2. Orbitos sektoriaus plotas, apibūdinamas planetos spindulio vektoriumi,
keičiasi proporcingai laikui.
3. Planetų aplink Saulę apsisukimų laikų kvadratai yra susiję kaip
jų vidutinių atstumų nuo Saulės kubeliais.
Galilėjus, Dekartas ir Niutonas svarstė įvairius derinius
erdvės ir inercijos sampratos: Galilėjus atpažįsta tuščią
erdvė ir žiedinis inercinis judėjimas, Dekartas pasiekė
tiesinio inercinio judėjimo idėjos, bet paneigtos tuščios
erdvė, o tik Niutonas sujungė tuščią erdvę ir
tiesinis inercinis judėjimas.
Dekartui nebūdingas sąmoningumas ir sistemingumas
atsižvelgiant į judėjimo reliatyvumą. Jo pažiūros ribotos
fizinių objektų geometrizavimo karkasas, jis jam svetimas
Niutono masės kaip inercinės varžos interpretacija
pakeisti. Niutonas pasižymi dinamiška interpretacija
masė, o jo sistemoje ši sąvoka vaidino esminį vaidmenį
vaidmenį. Dekarto nuomone, kūnas išlaiko judėjimo arba ramybės būseną,
nes to reikalauja dievybės nekintamumas. Tas pats
patikimas Newtonui dėl kūno svorio.
Erdvės ir laiko sąvokas pristatė Niutonas on
ir kt.
Kasdienio suvokimo lygmenyje erdvė intuityviai suprantama kaip veiksmų arena, bendra nagrinėjamų objektų talpykla, tam tikros sistemos esmė. Geometriniu požiūriu terminas „erdvė“ be papildomų paaiškinimų dažniausiai reiškia trimatę euklido erdvę. Tačiau šis terminas gali turėti kitokią, platesnę reikšmę, iki metaforinės. Pavyzdžiai:
- Stepių erdvė
- Tarpląstelinė erdvė
- Asmeninė erdvė
- Erdvė idėjoms
- Daugiamatė erdvė
Matematika
Pavyzdžiai
Fizika
Daugumoje fizikos šakų pačios fizinės erdvės savybės (matmenys, neribotumas ir kt.) niekaip nepriklauso nuo materialių kūnų buvimo ar nebuvimo. Bendrojoje reliatyvumo teorijoje paaiškėja, kad materialūs kūnai modifikuoja erdvės, tiksliau, erdvėlaikio, savybes, „lenkdami“ erdvėlaikį.
Vienas iš bet kurios fizikinės teorijos postulatų (Niutono, bendrosios reliatyvumo teorijos ir kt.) yra postulatas apie tos ar kitos matematinės erdvės tikrovę (pavyzdžiui, Niutono euklidinis).
Psichologija / Lingvistika
- Asmeninė erdvė
Fantazija
taip pat žr
- Berlyant A.M. Erdvės vaizdas: žemėlapis ir informacija. - M .: Mysl, 1986 .-- 240 p.
Wikimedia fondas. 2010 m.
Pažiūrėkite, kas yra „erdvė (fizika)“ kituose žodynuose:
Visuotinės materijos būties formos, svarbiausi jos požymiai. Pasaulyje nėra materijos, kuri neturėtų erdvės ir laiko savybių, kaip neegzistuoja P. ir V. savaime, už materijos ribų arba nepriklausomai nuo jos. Erdvė yra būties forma...... Filosofinė enciklopedija
Pamatinė (kartu su laiku) žmogaus mąstymo samprata, atspindinti pasaulio egzistavimo daugialypiškumą, jo nevienalytiškumą. Daugybė objektų, daiktų, pateiktų žmogaus suvokime vienu metu, sudaro kompleksą ... ... Filosofinė enciklopedija
Kategorijos, žyminčios pagrindines. materijos egzistavimo formos. Pr in (P.) išreiškia atskirų sambūvio tvarką. objektai, laikas (V.) reiškinių kitimo tvarka. P. ir V. pagrindinis visų fizikos šakų sąvokos. Jie žaidžia ch. empirijos vaidmuo. fizinis lygis žinios... Fizinė enciklopedija
– (gr. τὰ φυσικά – gamtos mokslas, iš φύσις – gamta) – mokslo kompleksas. disciplinos, tiriančios bendrąsias materijos struktūros, sąveikos ir judėjimo savybes. Pagal šias užduotis dabar. F. labai sąlyginai gali būti suskirstytas į tris dideles ... ... Filosofinė enciklopedija
FIZIKA. 1. Fizikos dalykas ir struktūra F. mokslas, tiriantis paprasčiausią ir kartu naib. mus supančio materialaus pasaulio objektų bendrosios savybės ir judėjimo dėsniai. Dėl šio bendrumo nėra gamtos reiškinių, kurie neturėtų fizinių. savybės... Fizinė enciklopedija
Erdvė, laikas, materija- „ERDVĖ, LAIKAS, MEDŽIAGA“, tapęs klasikiniu baigiamuoju G. Weylio darbu apie reliatyvumo teoriją (Weyl H. Raum, Zeit, Materie. Verlesungen ueber allgemeine Relativitaetstheorie. Berlin, 1. Aufl. 1918; 5. Aufl . 1923; rusų kalbos vertimas .: Weil P ...
Erdvė- Tarpas ♦ Espace Kas lieka, jei viską pašalinsite; tuštuma, bet tuštuma trijose dimensijose. Akivaizdu, kad erdvės sąvoka yra abstrakcija (jei tikrai viską pašalinsime, tada iš viso nieko neliks, ir tai nebebus erdvė, o ... ... Sponvilio filosofinis žodynas
Foko erdvė yra algebrinė Hilberto erdvės konstrukcija, naudojama kvantinio lauko teorijoje kintamojo arba nežinomo dalelių skaičiaus kvantinėms būsenoms apibūdinti. Pavadintas sovietų fiziko Vladimiro ... ... Vikipedijos vardu
erdvė– ERDVĖ yra pamatinė kasdienio gyvenimo ir mokslo žinių samprata. Įprastas jo taikymas yra neproblematiškas, skirtingai nei teorinis paaiškinimas, nes pastarasis yra susijęs su daugeliu kitų sąvokų ir suponuoja ... ... Epistemologijos ir mokslo filosofijos enciklopedija
Misnerio erdvė yra abstraktus matematinis erdvės laikas, kuris yra Taubo NUT sprendimo, kurį pirmą kartą aprašė Charlesas Misneris iš Merilendo universiteto, supaprastinimas. Taip pat žinomas kaip Lorenco orbifold. Supaprastinta, galite ... ... Vikipedija
Knygos
- Švytėjimo iškrovos fizika, A. A. Kudrjavcevas, A. S. Smirnovas, L. D. Tsendinas. Knygoje sistemingai aprašoma šiuolaikinė žėrinčių dujų išlydžių (švytėjimų) fizika, tai yra, palyginti mažos srovės žemo ir vidutinio slėgio išlydžiai su labai nesubalansuota plazma.
ERDVĖ IR LAIKAS fizikoje apibrėžiami bendrai kaip svarai. materialių objektų ir jų būsenų koordinavimo struktūros: santykių sistema, atspindinti koegzistuojančių objektų koordinaciją (atstumai, orientacija ir kt.), formuoja erdvę, o santykių sistema, atspindinti viena po kitos einančių būsenų ar reiškinių koordinaciją (seka, trukmė ir kt.) ), formuoja laiką. P. ir V. organizuoja struktūrų dekomp. fizinių lygių. žinių ir vaidina svarbų vaidmenį tarp lygių santykiuose. Jie (arba su jomis susijusios struktūros) daugiausia lemia fondo struktūrą (metrinę, topologinę ir kt.). fizinis teorijas, nustatyti empirinės struktūros. fizinių aiškinimas ir patikrinimas teorijas, operacinių procedūrų struktūrą (kurios grindžiamos erdvinių-laikinių sutapimų fiksavimu išmatuojamuose veiksmuose, atsižvelgiant į naudojamų fizinių sąveikų specifiką), taip pat organizuoja fizines. pasaulio nuotraukos. Visas istorikas paskatino tokį požiūrį. konceptualios raidos kelias.
In naib. archajiškos P. ir amžiaus reprezentacijos. jie visai nebuvo izoliuoti nuo materialių gamtos objektų ir procesų (kuriame gana taikiai sugyveno ir natūralūs, ir antgamtiniai veikėjai): dekomp. buveinės plotai buvo apdovanoti dekomp. Padėk. ir paneigė. savybės ir jėgos, priklausomai nuo dekomp. sakraliniai objektai (protėvių palaidojimai, totemai, šventyklos ir kt.), o kiekvienas judėjimas turėjo savo laiką. Laikas taip pat buvo padalintas į kokybiškai skirtingus. laikotarpiai, kurie yra palankūs arba žalingi senovės visuomenių gyvenimui. Peizažas ir kalendoriniai ciklai buvo negendantis mitas. Tolesnėje mitologijos raidoje. pasaulio paveikslas pradėjo funkcionuoti cikliškai. laikas; ateitis visada buvo šventos praeities atgaivinimas. Šį procesą saugojo griežta ideologija (ritualai, draudimai, tabu ir kt.), nebuvo galima atsisakyti kirpimo principų, nes buvo raginama neįsileisti jokių naujovių į šį amžino kartojimosi pasaulį, taip pat neigė istoriją. ir istorinis. laikas (t. y. linijinis laikas). Tokius vaizdus galima laikyti archajišku nehomogeninių ir neizotropinių P ir V modelio prototipu. Atsižvelgiant į tai, kad išsivysčiusi mitologija atėjo į idėją suskirstyti pasaulį į lygius (iš pradžių į dangų, žemę ir požemį, vėliau išsiaiškinus dviejų kraštutinių lygių, pavyzdžiui, septintojo dangaus, „dailiąją struktūrą“). pragaro apskritimai), galima pateikti talpesnį P. ir in apibrėžimą. mitologinis. pasaulio nuotraukos: cikliškas. laiko struktūra ir daugiasluoksnės erdvės izomorfizmas (Yu. M. Lotman). Natūralu, kad tai tik šiuolaikinė diena. rekonstrukcija, pjūvyje P. ir a. jau abstrahuotas nuo materialių objektų ir procesų; kalbant apie žmogaus pažinimą, jis iki tokio abstrakcijos atėjo ne archajiškoje mitologijoje, o vėlesnių visuomenių formų rėmuose. sąmonė (monoteistinė. religija, gamtos filosofija ir kt.).
Nuo šio momento P. ir V. gauti patys. fondo statusas. fonas, kuriame atsiskleidžia gamtos objektų dinamika. Tokie idealizuoti P. ir V. dažnai net sudievinti. Senovės gamtos filosofijoje vyksta mitologinių ir religinių sampratų racionalizavimas: P. ir c. yra paverčiami svarais. substancija, iki pasaulio pamatų. Su šiuo požiūriu siejama esminė P. ir V. samprata. Tokie yra, pavyzdžiui, Demokrito tuštuma arba Aristotelio topos (vieta) – tai dekomp. erdvės kaip konteinerio sampratos modifikacijos („dėžė be sienų“ ir kt.). Demokrito tuštuma alsuoja atomistine. materija, o Aristotelyje materija yra ištisinė ir be pertraukų užpildo erdvę – visos vietos užimtos. Taigi aristoteliškas tuštumos neigimas nereiškia erdvės kaip konteinerio neigimo. Substancialioji laiko samprata siejama su amžinybės samprata, tam tikra nemetrizuota abs. trukmės. Privati empirija. laikas buvo laikomas judančiu amžinybės įvaizdžiu (Platonas). Šis laikas įgauna skaitinę formą ir yra matuojamas dangaus sukimosi (ar kitų, mažiau universalių, periodiškų gamtos procesų) Aristotelio sistemoje; čia laikas nebėra fondas. substancija, bet kaip santykių sistema („anksčiau“, „vėliau“, „vienu metu“ ir pan.) realizuojama santykinė samprata. Ji atitinka santykinę erdvės, kaip materialių objektų ir jų būsenų santykių sistemos, sampratą.
P. ir V. esminės ir santykinės sąvokos. veikia atitinkamai teoriškai. ir empirinis. (arba spekuliatyvūs ir jusliškai suprantami) gamtos filosofijos ir gamtos mokslų lygmenys. sistemos. Žmogaus pažinimo eigoje vyksta konkurencija ir tokių sistemų kaita, kurią lydi reikšmingas idėjų apie P. ir V. raida ir kaita. Tai aiškiai atsiskleidė jau antikinėje gamtos filosofijoje: pirma, priešingai nei begalinė Demokrito tuštuma, Aristotelio erdvė yra baigtinė ir ribota, nes nejudančių žvaigždžių sfera erdviškai uždaro erdvę; antra, jei Demokrito tuštuma yra substancialiai pasyvumo pradžia, tik būtina sąlyga atomų judėjimui, tai epas yra substancijos aktyvumo pradžia ir bet kuri vieta yra apdovanota savo specifika. jėga. Pastarasis charakterizuoja Aristotelio dinamiką, pjūvio pagrindu buvo sukurtas geocentrikas. kosmologinis. modelis. Aristotelio kosmosas aiškiai skirstomas į žemiškąjį (pomėninį) ir dangiškąjį lygmenis. Submėnulio pasaulio materialūs objektai dalyvauja arba tiesiojoje prigimtyje. judesius ir judėti link savo prigimties. vietose (pavyzdžiui, sunkūs kūnai veržiasi į Žemės centrą), arba priverstiniais judesiais, kurie tęsiasi, kol juos veikia varomoji jėga. Dangiškasis pasaulis susideda iš eterinių kūnų, gyvenančių begalinėje tobuloje apskritimo prigimtyje. judėjimas. Atitinkamai Aristotelio sistemoje mat. dangaus lygio ir savybių astronomija. žemiškojo pasaulio lygio fizika (mechanika).
Kitas konceptualus Senovės Graikijos pasiekimas, nulėmęs tolesnį erdvės (ir laiko) idėjų vystymąsi, yra Euklido geometrija, kurios garsieji „Principai“ buvo sukurti aksiomatinių pavidalu. sistemos ir pagrįstai laikomi seniausia fizikos šaka (A. Einšteinas) ir netgi kosmologijos mokslininku. teorija [K. Poperis (K. Popper), I. Lakatos (I. Lakatos)]. Euklido pasaulio paveikslas skiriasi nuo Aristotelio ir apima homogeniškos ir begalinės erdvės idėją. Euklido geometrija (ir optika) ne tik atliko konceptualaus klasikos pagrindo vaidmenį. mechanika, apibrėžianti tokias lėšas. idealizuoti objektai, tokie kaip erdvė, absoliučiai tvirtas (savaime sutampantis) strypas, geometrizuotas šviesos spindulys ir kt., bet taip pat buvo vaisingas kilimėlis. aparatas (kalba), kurio pagalba buvo kuriami klasikos pagrindai. mechanika. Klasikos pradžia. mechanika ir pati jos konstravimo galimybė buvo siejama su Koperniko revoliucija XVI a., per heliocentrinį pjūvį. erdvė pasirodė kaip vientisa struktūra, neskirstoma į kokybiškai skirtingus dangaus ir žemiškuosius lygius.
G. Brunonas sunaikino ribojančią dangaus sferą, patalpino kosmosą į begalinę erdvę, atėmė iš jo centrą, padėjo pamatus vienalytei begalinei erdvei, kurios rėmuose genialios mąstytojų galaktikos pastangomis [I. Kepleris, R. Dekartas, G. Galilėjus, I. Niutonas ir kiti] sukūrė klasikas. Mechanika. Lygis yra sistemingas. ji pasiekė garsiųjų Niutono "matematinių gamtos filosofijos principų", kurie jo sistemoje išskyrė du P. ir V. tipus: absoliučiuosius ir santykinius.
Absoliuti, tiesa, mat. laikas pats savaime ir savo esme, be jokio ryšio su niekuo išoriniu, teka tolygiai ir kitaip vadinamas trukme. Abs. erdvė pagal savo esmę, nepaisant nieko išorinio, visada išlieka ta pati ir nejudanti.
Tokie P. ir V. sveiko proto požiūriu pasirodė paradoksalus ir teoriškai konstruktyvus. lygiu. Pvz., koncepcija abs. laikas yra paradoksalus, nes, pirma, laiko tėkmės svarstymas siejamas su laiko, kaip proceso laike, vaizdavimu, o tai logiškai nepatenkinama; antra, sunku priimti teiginį apie vienodą laiko tėkmę, nes tai suponuoja, kad yra kažkas, kas valdo laiko tėkmės greitį. Be to, jei laikas laikomas „be jokio ryšio su niekuo išoriniu“, tai kokia gali būti prielaida, kad jis teka netolygiai?
Jei tokia prielaida yra beprasmė, tai kokia yra srauto vienodumo sąlygos reikšmė? Absoliutaus P ir V konstruktyvioji reikšmė. tapo aiškesnis vėlesnėje loginėje-matematinėje. Niutono mechanikos rekonstrukcijos, to-rugiai gavo savo priskyrimą. užbaigimas analitikoje. Lagrange'o mechanika [galima atkreipti dėmesį ir į D „Alamberto, W. Hamiltono ir kt.“ rekonstrukcijas], kuriose „Principų“ geometrija buvo visiškai pašalinta ir mechanika atsirado kaip analizės skyrius. gamtosaugos dėsnių idėjos, ėmė ryškėti simetrijos, nekintamumo principai ir kt., o tai leido nagrinėti klasikinę fiziką iš vieningų konceptualių pozicijų.. S. Lie), F. Klein, E. Noether]: tokių fundamentalių fizikinių dydžių kaip konservavimas. energija, impulsas ir kampinis momentas atsiranda dėl to, kad P. ir V. yra izotropiniai ir vienalyčiai. įvykiai yra aiškiai išreikšti Galilėjaus reliatyvumo principas, kurį galima suformuluoti kaip mechanikos dėsnių kovariacijos principą Galilėjaus transformacijų atžvilgiu. Taigi visose inercinėse atskaitos sistemose viena ištisinė abs teka tolygiai. laiko ir atlieka abs. sinchronizmas (t. y. įvykių vienalaikiškumas nepriklauso nuo atskaitos sistemos, jis yra absoliutus), kurio pagrindu galėjo būti tik toli veikiančios momentinės jėgos – šis vaidmuo Niutono sistemoje buvo priskirtas gravitacijai ( gravitacinis dėsnis Tačiau tolimojo veikimo statusą lemia ne gravitacijos pobūdis, o labai esminis P. ir V. pobūdis. mechaninių rėmuose. pasaulio nuotraukos.
Nuo abs. erdvė Niutonas išsiskyrė materialių objektų ilgiu, briauna veikia kaip jų pagrindas. nuosavybė yra santykinė erdvė. Pastarasis yra abs matas. erdvė ir gali būti pavaizduota kaip konkrečių inercinių atskaitos sistemų, esančių santykinėje, rinkinys. judėjimas. Atitinkamai, tai susiję. laikas yra trukmės matas, naudojamas kasdieniame gyvenime vietoj tikrojo mat. laikas yra valanda, diena, mėnuo, metai. Susijęs. P. ir V. suvokiami pojūčiais, tačiau jie nėra suvokiami, o būtent empiriniai. materialių objektų ir įvykių santykių struktūros. Reikėtų pažymėti, kad empirijos viduje. buvo atidarytos fiksacijos tam tikroms lėšoms. P. ir V. savybės, neatsispindi teorinėje. klasikinis lygis mechanika, pvz. erdvės trimatiškumas arba laiko negrįžtamumas.
Klasika mechanika iki XIX amžiaus pabaigos. nustatė pagrindinį. mokslo kryptis. žinios, pjūvis buvo tapatinamas su reiškinių mechanizmo išmanymu, bet kokių reiškinių redukcija į mechaninius. modeliai ir aprašymai. Mechaninė inžinerija taip pat buvo absoliutizuojama. idėjos apie P. ir šimtmetį, iki rugių iškilo „aprioriniame olimpe“. I. Kanto (I. Kanto) filosofinėje sistemoje P. ir V. imta laikyti apriorinėmis (iš anksto patirtomis, įgimtomis) juslinės kontempliacijos formomis. Dauguma filosofų ir gamtos mokslininkų iki XX a. laikėsi šių a priori pažiūrų, bet jau 20 m. 19-tas amžius buvo sukurti dekomp. neeuklido geometrijų variantai [K. Gaussas (S. Gaussas), H. I. Lobačevskis, J. Bolyai ir kiti], kuri siejama su esminiu idėjų apie erdvę plėtojimu. Matematikai jau seniai domėjosi Euklido geometrijos aksiomatikos išsamumo klausimu. Šiuo atžvilgiu Naibas. paralelinė aksioma kėlė įtarimą. Gautas nuostabus rezultatas: paaiškėjo, kad galima sukurti nuoseklią geometrijos sistemą, atsisakant paralelinės aksiomos ir leidžiant egzistuoti kelioms. tiesės, lygiagrečios šiai ir einančios per vieną tašką. Labai sunku įsivaizduoti tokį vaizdą, tačiau mokslininkai jau įvaldė epistemologą. Koperniko revoliucijos pamoka yra ta, kad matomumas gali būti siejamas su tikimybe, bet nebūtinai su tiesa. Todėl, nors Lobačevskis savo geometriją vadino įsivaizduojama, jis iškėlė empirinės klausimą. fizikinio euklido ar neeuklidinio pobūdžio nustatymas. erdvė. B.Riemanas apibendrino erdvės sampratą (į kurią įeina euklidinė erdvė ir visa neeuklidinių erdvių aibė kaip ypatingi atvejai), grįsdamas metrikos samprata, - erdvė yra trimatis kolektorius, ant kurio vienas gali analitiškai apibrėžti dec. aksiominis sistema, o erdvės geometrija nustatoma naudojant šešis komponentus metrinis tenzorius, pateiktos kaip koordinačių f-osios. Riemann pristatė koncepciją kreivumas erdvė, kuri gali turėti teigiamą, nulį ir neigiamą. vertybes. Apskritai erdvės kreivumas neturi būti pastovus, bet gali keistis nuo taško iki taško. Tokiu būdu buvo apibendrinta ne tik paralelinė aksioma, bet ir kitos euklido geometrijos aksiomos, dėl kurių buvo sukurtos ne archimedinės, neskalaninės ir kitos geometrijos, kuriose buvo peržiūrėta daug pamatų. erdvės savybės, pvz. jos tęstinumas ir tt Erdvės matmens idėja taip pat buvo apibendrinta: teorija N-matmenų kolektoriai ir tapo galima kalbėti net apie begalinių matmenų erdves.
Panašus galingo kilimėlio vystymas. instrumentai, gerokai praturtinusi erdvės sampratą, suvaidino svarbų vaidmenį fizikos raidoje XIX a. (daugiamatės fazės erdvės, kraštutiniai principai ir kt.), kurioms buvo būdingas vidurkis. pasiekimai konceptualioje sferoje: termodinamikos rėmuose gavo aiškią išraišką [U. W. Thomson, R. Clausius ir kt.] laiko negrįžtamumo idėja – didėjimo dėsnis entropija(antrasis termodinamikos dėsnis), o kartu su Faradėjaus – Maxwello elektrodinamika į fiziką pateko idėjos apie naują realybę – lauką, apie privilegijų egzistavimą. atskaitos sistema, kuri yra neatsiejamai susijusi su materializacijomis. abs analogas. Niutono erdvės, su stacionariu eteriu ir tt Tačiau matematika. XIX amžiaus naujovės revoliucijoje. XX amžiaus fizikos transformacijos.
XX amžiaus fizikos revoliucija paženklintas tokių neklasikinių raidų. teorijos (ir atitinkamos fizinių tyrimų programos), kaip specialioji (specialioji) ir bendroji reliatyvumo teorija (žr. Reliatyvumo teorija. Gravitacija), kvantinė mechanika, kvantinio lauko teorija, reliatyvistinė kosmologija ir kt., kurioms būdinga esminė idėjų apie P. ir šimtmetį raida.
Einšteino reliatyvumo teorija buvo sukurta kaip judančių kūnų elektrodinamika, pagrįsta nauju reliatyvumo principu (reliatyvumas buvo apibendrintas nuo mechaninių reiškinių iki elektromagnetinių ir optinių reiškinių) ir pastovumo bei šviesos greičio apribojimo principu. Su tuštumoje, nepriklausančioje nuo spinduliuojančio kūno judėjimo būsenos. Einšteinas parodė, kad operacinės technikos, kurių pagalba nustatomas fizinis. euklido erdvės turinį klasikinėje. mechanika, pasirodė esanti nepritaikoma procesams, vykstantiems šviesos greičiui proporcingu greičiu. Todėl jis pradėjo kurti judančių kūnų elektrodinamiką su vienalaikiškumo apibrėžimu, naudodamas šviesos signalus laikrodžiams sinchronizuoti. Reliatyvumo teorijoje vienalaikiškumo sąvoka neturi abs. vertes ir tampa būtina sukurti atitinkamą koordinačių transformacijos teoriją ( x, y, z) ir laikas ( t) pereinant iš ramybės atskaitos sistemos į kadrą, tolygiai ir tiesiai judančią pirmosios atžvilgiu greičiu u... Kurdamas šią teoriją Einšteinas priėjo prie formuluotės Lorentzo transformacijos:
Išsiaiškintas dviejų fondų nepagrįstumas. nuostatos dėl P. ir šimtmečio. klasikoje mechanika: laiko intervalas tarp dviejų įvykių ir atstumas tarp dviejų standaus kūno taškų nepriklauso nuo atskaitos sistemos judėjimo būsenos. Kadangi šviesos greitis visose atskaitos sistemose yra vienodas, tai šių nuostatų tenka atsisakyti ir formuotis naujoms mintims apie P. ir V.. Jei Galilėjaus transformacijos yra klasikinės. mechanika buvo grindžiama prielaida, kad egzistuoja operaciniai signalai, sklindantys begaliniu greičiu, o reliatyvumo teorijoje operaciniai šviesos signalai turi baigtinį maks. greitis su ir tai atitinka naują greičio papildymo įstatymas, kuriame aiškiai užfiksuota itin greito signalo specifika. Atitinkamai, ilgio sutrumpinimas ir laiko išsiplėtimas nėra dinamiški. charakteris [kaip aiškindami atstovauja H. Lorentzas ir G. Fitzgeraldas, neigė. rezultatas Michelsonas patirtis] ir nėra subjektyvaus stebėjimo specifikos pasekmė, o yra naujos reliatyvistinės P. ir V sampratos elementai.
Abs. erdvė, vienodas laikas gruodžio mėn. atskaitos sistemos, ab. greitis ir pan., nepavyko (net atsisakė transliuoti), jie buvo iškelti. analogai, kurie iš tikrųjų ir nulėmė pavadinimą. Einšteino teorija – „reliatyvumo teorija“. Tačiau šios teorijos erdvinių ir laiko vaizdų naujumas neapsiribojo ilgio ir laiko intervalo reliatyvumo identifikavimu – ne mažiau svarbus buvo erdvės ir laiko lygybės išaiškinimas (jie vienodai įtraukti į Lorenco transformacijas). , o vėliau – erdvėlaikio invariantiškumą intervalas.G. Minkowski (N. Minkowski) atidarė ekologišką. ryšys tarp P. ir V., su rugiais buvo vieno keturmačio kontinuumo komponentai (žr. Minkovskio erdvėlaikis Sujungimo kriterijus yra. P. savybės ir amžius. abs. keturmatis kolektorius pasižymi keturmačio intervalo nekintamumu ( ds): ds 2 = c 2 dt 2 - dx 2 - dy 2 - dz 2. Atitinkamai Minkowskis vėl perkelia akcentą nuo reliatyvumo į absoliutumą („absoliutaus pasaulio postulatas“). Atsižvelgiant į šią nuostatą, išryškėja dažnai sutinkamo teiginio, kad pereinant nuo klasikos, nenuoseklumas. fiziką į konkrečią reliatyvumo teoriją, substancialioji (absoliutinė) P. ir V. samprata pasikeitė. į santykinį. Realiai vyko kitoks procesas: teoriškai. lygiu, pasikeitė abs. erdvė ir abs. Niutono laikas lygiai taip pat absoliučiai keturmačiame Minkovskio erdvės ir laiko dauginyje (tai esminė sąvoka), ir empirinis. lygis per pamainą susijęs. erdvė ir susiję. Niutono mechanikos laikais atsirado santykių teorija ir teorija. Einšteinas (reliatyvinė atributinės sąvokos modifikacija), paremta visiškai kitokiu e – magn. operatyvumas.
Specialioji reliatyvumo teorija buvo tik pirmas žingsnis, nes naujasis reliatyvumo principas buvo taikomas tik inercinėms atskaitos sistemoms. Trasa. žingsnis buvo Einšteino bandymas išplėsti šį principą tolygiai pagreitintoms sistemoms ir apskritai visam neinercinių atskaitos sistemų spektrui – taip gimė bendroji reliatyvumo teorija. Pasak Niutono, neinercinės atskaitos sistemos juda su pagreičiu, palyginti su abs. erdvė. Nemažai abs sampratos kritikų. erdvė [pavyzdžiui, E. Maksas (E. Mach)] pasiūlė tokį pagreitintą judėjimą svarstyti tolimų žvaigždžių horizonto atžvilgiu. Taigi stebimos žvaigždžių masės tapo inercijos šaltiniu. Einšteinas šią sąvoką interpretavo kitaip, remdamasis lygiavertiškumo principu, pagal kurį neinercinės sistemos lokaliai nesiskiria nuo gravitacinio lauko. Tada, jei inercija atsiranda dėl Visatos masių, o inercinių jėgų laukas yra lygiavertis gravitacijai. laukas, pasireiškiantis erdvės-laiko geometrija, vadinasi, masės lemia pačią geometriją. Ši pozicija aiškiai pažymėjo reikšmingą pagreitinto judėjimo problemos aiškinimo poslinkį: Macho inercijos reliatyvumo principą Einšteinas pavertė erdvės ir laiko geometrijos reliatyvumo principu. Ekvivalentiškumo principas yra vietinio pobūdžio, tačiau jis padėjo Einšteinui suformuluoti pagrindinį principą. fizinis principai, kuriais grindžiama naujoji teorija: hipotezės apie geometrinį. gravitacijos prigimtis, erdvės-laiko geometrijos ir materijos santykis. Be to, Einšteinas pateikė keletą mat. hipotezės, be kurių būtų neįmanoma išvesti gravitacijų. ur-niya: erdvė-laikas yra keturmatis, jo struktūrą lemia simetrinė metrika. tenzorius, lygtys turi būti nekintamos koordinačių transformacijų grupės atžvilgiu. Naujojoje teorijoje Minkovskio erdvėlaikis apibendrintas į išlenktos Riemann erdvės laiko metriką: 
kur yra aikštė
atstumas tarp taškų ir yra šių taškų koordinačių skirtumai ir kai kurios koordinačių f-osios, kurios sudaro svarus, metrika. tenzorius ir apibrėžti erdvės-laiko geometriją. Esminė Einšteino požiūrio į erdvėlaikį naujovė slypi tame, kad funkcijos nėra tik fondų komponentai. metrinė tenzorius, atsakingas už erdvės ir laiko geometriją, bet tuo pačiu ir gravitatų potencialus. laukuose pagrinde. Bendrosios reliatyvumo teorijos ur-nii: 
= - (8p G/ c 2), kur yra kreivės tenzorius, R- skaliarinis kreivumas, - metrinis tenzorius, - energijos ir impulso tenzorius, G - gravitacinė konstanta... Šioje ur-nijoje atskleidė materijos ryšį su erdvės-laiko geometrija.
Bendroji reliatyvumo teorija gavo puikų empirizmą. patvirtino ir buvo pagrindas tolesniam fizikos ir kosmologijos vystymuisi, remiantis tolesniu idėjų apie erdvę ir amžių apibendrinimu, jų sudėtingos struktūros paaiškinimu. Pirma, pati gravitacijos geometrizavimo operacija paskatino visą fizikos kryptį, susijusią su geometrizuotomis vieningo lauko teorijomis. Pagrindinis idėja: jei erdvės-laiko kreivumas apibūdina gravitaciją, tai įvedus labiau apibendrintą Riemanno erdvę su padidintu matmeniu, su sukimu, su daugybiniu ryšiu ir pan., bus galima apibūdinti kitus laukus (vadinamasis gradientas-invariantas). Weylio teorija, penkiamatė Kaluza - Kleino teorija ir pan.). 20-30 m. Riemano erdvių apibendrinimai daugiausia susiję su metrine. erdvės-laiko savybes, tačiau ateityje jau buvo kalbama apie topologijos [J. Wheelerio geometridinamikos] peržiūrą, o 70-80 m. fizikai padarė tokią išvadą matuoklio laukai glaudžiai susijęs su geometrine. koncepcija ryšį pluoštinėse erdvėse (žr Sluoksniavimas-), pavyzdžiui, šiame kelyje pasiekta įspūdingų laimėjimų. vieningoje teorijoje el - magn. o silpnosios sąveikos – teorija elektrosilpna sąveika Weinberg – Glasaw – Salam (S. Weinberg, Sh. L. Glashaw, A. Salam), kuris pastatytas pagal kvantinio lauko teorijos apibendrinimą.
Bendroji reliatyvumo teorija yra šiuolaikinio pagrindas. reliatyvistinė kosmologija. Tiesioginis bendrosios reliatyvumo teorijos taikymas Visatai suteikia neįtikėtinai sudėtingą kosmoso vaizdą. erdvėlaikis: materija Visatoje daugiausia sutelkta žvaigždėse ir jų spiečių, kurios pasiskirsto netolygiai ir atitinkamai iškreipia erdvėlaikį, kuris pasirodo esantis nehomogeniškas ir neizotropinis. Tai atmeta praktikos galimybę. ir mat. žvelgiant į visatą kaip visumą. Tačiau situacija keičiasi judant link plataus mastelio Visatos erdvėlaikio struktūros: galaktikų spiečių pasiskirstymas pasirodo vidutiniškai izotropinis, reliktinė spinduliuotė yra vienalytė ir tt Visa tai pateisina kosmologiniai tyrimai. Visatos homogeniškumo ir izotropijos postulatas, taigi ir pasaulio samprata P. ir V. Bet tai ne abs. P. ir V. Niutonas, kuris, nors ir buvo vienalytis ir izotropinis, tačiau dėl euklido prigimties turėjo nulinį kreivumą. Pritaikius neeuklido erdvei, homogeniškumo ir izotropijos sąlygos reiškia kreivumo pastovumą, ir čia galimos trys tokios erdvės modifikacijos: su nuliu, neigiama. ir padėkite jį. kreivumas. Atitinkamai, kosmologijoje buvo iškeltas labai svarbus klausimas: ar Visata yra baigtinė ar begalinė?
Einšteinas susidūrė su šia problema bandydamas sukurti pirmąją kosmologiją. modelį ir priėjo prie išvados, kad bendroji reliatyvumo teorija nesuderinama su visatos begalybės prielaida. Jis sukūrė baigtinį ir statinį visatos modelį – sferinį. Einšteino visata. Tai nėra pažįstama ir vizuali sfera, kurią dažnai galima pastebėti kasdieniame gyvenime. Pavyzdžiui, muilo burbulai ar rutuliukai yra sferiniai, tačiau tai yra dvimačių sferų atvaizdai trimatėje erdvėje. O Einšteino Visata yra trimatė sfera – uždara neeuklidinė trimatė erdvė. Jis yra ribotas, nors ir beribis. Šis modelis žymiai praturtina mūsų erdvės supratimą. Euklido erdvėje begalybė ir neribotumas buvo viena nedaloma sąvoka. Tiesą sakant, tai yra skirtingi dalykai: begalybė yra metrinė. savybė, o neribotumas – topologinis. Einšteino Visata neturi ribų ir yra visa apimanti. Be to, sferinis. Einšteino visata yra baigtinė erdvėje, bet begalinė laike. Tačiau, kaip paaiškėjo, stacionarumas prieštarauja bendrajai reliatyvumo teorijai. Jie bandė išsaugoti stacionarumą. metodais, dėl kurių buvo sukurta nemažai originalių Visatos modelių, tačiau sprendimas buvo rastas pereinant prie nestacionarių modelių, kuriuos pirmasis sukūrė A. A. Fridmanas. Metrichas. erdvės savybės pasirodė besikeičiančios laike. Dialektika pateko į kosmologiją. plėtros idėja. Paaiškėjo, kad Visata plečiasi [E. Hablas (E. Hablas)]. Tai atskleidė visiškai naujas ir neįprastas pasaulio erdvės savybes. Jei klasika. Erdviniame ir laiko atvaizdavime galaktikų nuosmukis interpretuojamas kaip jų judėjimas abs. Niutono erdvė, tuomet reliatyvistinėje kosmologijoje šis reiškinys pasirodo esąs erdvės metrikos nestacionarumo rezultatas: nekintančioje erdvėje išsisklaido ne galaktikos, o plečiasi pati erdvė. Jei ekstrapoliuosime šį plėtimąsi „atgal“ laike, paaiškės, kad mūsų Visata buvo „nutraukta iki taško“ apytiksliai. prieš 15 milijardų metų. Modernus mokslas nežino, kas atsitiko šiame nuliniame taške t= O, kai reikalas buvo suspaustas į kritinį. būsena su begaliniu tankiu ir begaliniu buvo erdvės kreivumas. Nėra prasmės kelti klausimą, kas atsitiko iki šio nulinio taško. Šis klausimas yra prasmingas, kai taikomas Niutono abs. laiko, o reliatyvistinėje kosmologijoje veikia kitas laiko modelis, kuriame šiuo metu t= 0, atsiranda ne tik greitai besiplečianti (arba besipučianti) Visata (Didysis sprogimas), bet ir pats laikas. Modernus fizika savo analize artėja vis arčiau „nulinio momento“, atkuriamos realybės, įvykusios sekundę ir net sekundės dalelę po Didžiojo sprogimo. Bet tai jau gilaus mikrokosmoso sritis, kurioje klasika neveikia. (nekvantinė) reliatyvistinė kosmologija, kur įsigali kvantiniai reiškiniai, su kuriais siejamas kitas fondo vystymosi kelias. XX amžiaus fizika. su savo specifine. idėjos apie P. ir šimtmetį.
Toks fizikos raidos kelias buvo pagrįstas M. Plancko atradimu apie šviesos sklidimo proceso diskretiškumą: fizikoje atsirado naujas „atomas“ – veikimo atomas, arba veikimo kvantas, erg · s, t. kuri tapo naujo pasaulio konstanta. Mn. fizikai [pavyzdžiui, A. Eddingtonas] nuo pat kvanto atsiradimo momento akcentavo jo prigimties paslaptingumą: jis nedalomas, bet erdvėje neturi ribų, jis tarsi užpildo visą erdvę ir neaišku, ką. Jai turėtų būti skirta vieta visatos erdvės ir laiko schemoje. Kvanto vieta buvo aiškiai išaiškinta kvantinėje mechanikoje, kuri atskleidė atominio pasaulio dėsnius. Mikropasaulyje dalelės (turinčios ir korpuskulines, ir bangines savybes) erdvės-laiko trajektorijos samprata netenka prasmės, jei trajektorija suprantama kaip klasikinė. tiesinio kontinuumo vaizdas (žr. Priežastingumas Todėl pirmaisiais kvantinės mechanikos vystymosi metais jos kūrėjai padarė pagrindinį. pabrėžiamas fakto atskleidimo faktas, kad jis nepateikia atominių dalelių judėjimo erdvėje ir laike aprašymo ir veda prie įprasto erdvės-laiko aprašymo visiško atmetimo. Iškilo poreikis peržiūrėti erdvės ir laiko reprezentacijas ir Laplaso klasikinį determinizmą. fizika, nes kvantinė mechanika iš esmės yra statistinė. teorija ir Schrödingerio lygtis apibūdina dalelės radimo tam tikroje erdvinėje srityje tikimybės amplitudę (pati erdvinių koordinačių samprata kvantinėje mechanikoje taip pat išplečiama, kur jos pavaizduotos operatoriai)... Kvantinėje mechanikoje esminis tikslumo apribojimas buvo aptiktas atliekant matavimus nedideliais atstumais nuo mikroobjektų parametrų, kurių energija yra tokia pati, kokia įvedama matavimo metu. Tam reikia atlikti du vienas kitą papildančius eksperimentus. instaliacijos, į rugius teorijos rėmuose sudaro du papildomus mikroobjektų elgesio aprašymus: erdvinį-laikinį ir impulsinį-energinį. Bet koks kvantinio objekto vietos ir laiko vietos nustatymo tikslumo padidėjimas yra susijęs su jo impulsų energijos nustatymo netikslumo padidėjimu. charakteristikos. Netikslumai matuojami fiziniais. parametrų forma santykio neapibrėžtumai:
... Svarbu, kad nurodytas papildomumas būtų pačiame kilimėlyje. kvantinės mechanikos formalizmas, apibrėžiantis fazinės erdvės diskretiškumą.
Kvantinė mechanika buvo naudojama kaip sparčiai besivystančios elementariųjų dalelių fizikos pagrindas, kuriame buvo kuriama fizikos ir fizikos samprata. susidūrė su dar didesniais sunkumais. Paaiškėjo, kad mikrokosmosas yra sudėtinga kelių lygių sistema, kiekviename lygyje pjūvyje dominuoja konkretus. sąveikos tipai ir būdingi specifiniai. erdvės ir laiko santykių savybės. Eksperimento plotas yra mikroskopinis. intervalus sąlygiškai galima suskirstyti į keturis lygius: molekulinių ir atominių reiškinių lygį (10 -6 cm< Dx<
10-11 cm); reliatyvistinės kvantinės elektrodinamikos lygis. procesai; elementariųjų dalelių lygis; itin mažo masto lygis (
D x 8 10-16 cm ir D t 8
10 -26 s – šios svarstyklės prieinamos eksperimentuojant su erdvėlaiviais. spinduliai). Teoriškai galima įvesti kur kas gilesnius lygius (glūdinčius toli už ne tik šiandienos, bet ir rytojaus eksperimentų galimybių), kurie siejami su tokiomis konceptualiomis naujovėmis kaip metrinės svyravimai, topologijos pokyčiai, „putą primenanti struktūra“. erdvės-laiko eilės atstumais Planko ilgis(D x 10-33 cm). Tačiau gana ryžtinga idėjų apie P. ir V. peržiūra. reikalaujama tokiais lygiais, kurie yra gana prieinami šiuolaikiniams. eksperimentas kuriant elementariųjų dalelių fiziką. Jau dabar kvantinė elektrodinamika susidūrė su daugybe sunkumų būtent dėl to, kad ji buvo siejama su pasiskolinta iš klasikos. fizikos koncepcijos, pagrįstos erdvės ir laiko tęstinumo samprata: krūvio taškas, lauko vieta ir kt. Tai sukėlė didelių komplikacijų, susijusių su begalinėmis tokių svarbių dydžių reikšmėmis kaip masė, vidinis. elektronų energija ir kt. ultravioletiniai skirtumai Jie bandė įveikti šiuos sunkumus, į teoriją įtraukdami diskretiško, kvantuoto erdvės laiko sąvoką. Pirmieji 30-ųjų įvykiai. (V.A.Am-bartsumyan, D.D. Ivanenko) pasirodė nekonstruktyvūs, nes neatitiko reliatyvistinio nekintamumo reikalavimo, o kvantinės elektrodinamikos sunkumai buvo išspręsti naudojant procedūrą. renormalizacija: elektromagneto konstantos mažumą. sąveikos (a = 1/137) leido panaudoti anksčiau sukurtą perturbacijos teoriją. Tačiau kuriant kitų laukų (silpnų ir stiprių sąveikų) kvantinę teoriją, ši procedūra pasirodė neveiksminga ir jie pradėjo ieškoti išeities, kaip peržiūrėti lauko lokalumo sampratą, jos tiesiškumą ir kt. ., kuris vėl nubrėžė grįžimą prie erdvės laiko „atomo“ egzistavimo idėjos. Naują postūmį ši kryptis gavo 1947 m., kai H. Snyderis (N. Snyderis) parodė reliatyvistiškai nekintamo erdvėlaikio, kuriame yra prigimties, egzistavimo galimybę. ilgio vienetas l 0. Kvantuotų P. ir V teorija. buvo sukurta V. L. Averbacho, B. V. Medvedevo, Yu. A. Golfando, V. G. Kadyshevskio, R. M. Mir-Kasimovo ir kitų darbuose, kurie pradėjo daryti išvadą, kad gamta egzistuoja. pagrindinis ilgis l 0 ~ 10 -17 cm. G. Chew, E. Zimmermann ir kiti erdvėlaikio diskretiškumo idėją ekstrapoliavo į makrokūgio hipotezę. P. gamta ir amžius. Kalbama ne apie P. ir V. diskrečios struktūros specifiką. elementariųjų dalelių fizikoje, bet apie tam tikros ribos buvimą mikropasaulyje, už kurios apskritai nėra erdvės ar laiko. Visas šis idėjų rinkinys ir toliau traukia tyrinėtojų dėmesį, tačiau Ch.Yangas ir R.Millsas padarė didelę pažangą neabelišku kvantinio lauko teorijos apibendrinimu ( Jaunas - Mills Fields), kurios rėmuose buvo galima ne tik įgyvendinti renormalizavimo procedūrą, bet ir pradėti įgyvendinti Einšteino programą – prie vieningos lauko teorijos konstravimo. Sukūrė vieningą elektrosilpnos sąveikos teoriją, briaunas išplėstoje simetrijoje U(1) x SU(2) x SU(3)c susilieja su kvantinė chromodinamika(stiprios sąveikos teorija). Taikant šį metodą, buvo, pavyzdžiui, daugelio originalių idėjų ir koncepcijų sintezė. hipotezes kvarkai, kvarkų spalvų simetrija SU (3) c, silpnųjų simetrija ir el - magn. sąveikos SU(2) x U(1), šių simetrijų vietinis matuoklis ir ne Abelio pobūdis, spontaniškai nutrūkusios simetrijos buvimas ir renormalizuojamumas. Be to, gabaritų transformacijų vietos reikalavimas nustato anksčiau nebuvusį ryšį tarp dinamikos. simetrijos ir erdvėlaikis. Šiuo metu kuriama teorija, vienijanti visus fondus. fizinis sąveikos, įskaitant gravitacines. Tačiau paaiškėjo, kad šiuo atveju kalbama apie 10, 26 ir net 605 matmenų erdves. Tyrėjai tikisi, kad per didelis matmenų perteklius tankinimosi procese galės „užsidaryti“ Plancko skalių srityje ir pateks į makrokosmoso teoriją.
tiesiog įprastas keturmatis erdvėlaikis. Kalbant apie klausimus apie giluminio mikropasaulio erdvės-laiko sandarą ar apie pirmąsias Didžiojo sprogimo akimirkas, atsakymus į juos ras tik III tūkstantmečio fizika.
Lit .: Fock V.A., Erdvės, laiko ir gravitacijos teorija, 2 leidimas, Maskva, 1961; Erdvė ir laikas šiuolaikinėje fizikoje, K., 1968; Grünbaui A., Filosofinės erdvės ir laiko problemos, vert. iš anglų k., M., 1969; Chudinovas E. M., Erdvė ir laikas šiuolaikinėje fizikoje, M., 1969; Blokhintsev DI, Erdvė ir laikas mikropasaulyje, 2 leidimas, M., 1982; Mostepanenko A. M., Erdvė-laikas ir fizinės žinios, M., 1975; Hawking S., Ellis J. Didelio masto erdvėlaikio struktūra, vert. iš anglų k., M., 1977; P. Davis, Erdvė ir laikas šiuolaikiniame visatos paveiksle, vert. iš anglų k., M., 1979; Barashenkov B.C., Subatominės erdvės ir laiko problemos, M., 1979; Akhundov M. D., Erdvė ir laikas fizinėse žiniose, M., 1982; Vladimirov Yu. S., Mitskevich NV, Khorski A., Erdvė, laikas, gravitacija, M., 1984; Reichenbach G., Erdvės ir laiko filosofija, vert. iš anglų k., M., 1985; Vladimirov Yu.S., Erdvė-laikas: aiškūs ir paslėpti matmenys, Maskva, 1989 m.
M. D. Akhundovas.
Kas yra erdvė? Ar ji turi ribas? Koks mokslas gali pateikti teisingus atsakymus į šiuos klausimus? Tai pabandysime išsiaiškinti mūsų straipsnyje.
Filosofinė koncepcija
Prieš apibūdinant erdvę, reikia suprasti, kad šis terminas toli gražu nėra vienareikšmis. Erdvės sąvoka atsiranda matematikoje, fizikoje, geografijoje ir mokslinėje fantastikoje. Skirtingos disciplinos tai supranta skirtingai ir randa savo interpretaciją, priklausomai nuo atliekamų užduočių. Paprasčiausias ir kasdieniškiausias apibrėžimas yra toks: erdvė yra vieta, kurioje kažkas telpa; atstumas tarp skirtingų objektų.
Filosofija ją laiko viena iš pagrindinių kategorijų, neatsiejamai susijusių su laiku. Tai santykis tarp įvairių objektų, jų tarpusavio padėtis, ryšys tam tikru laikotarpiu. Tai būties tikrumas, kuris apibūdina materijos egzistavimo būdą.
Pagal filosofiją, erdvė turi specifinių savybių, būtent ilgį, nevienalytiškumą, struktūrą, anizotropiją, tęstinumą. Jis nuolat sąveikauja su laiku, sudarydamas vadinamąjį chronotopą.
Erdvės samprata: istorija
Erdvės samprata egzistuoja nuo seniausių laikų. Tada jis buvo suskirstytas į skirtingus lygius, sudarydamas dievų, žmogaus ir dvasių pasaulius, būdamas daugiasluoksnis ir nevienalytis. Pirmąjį svarbų postūmį šios koncepcijos raidai suteikė Euklidas. Geometrijos pagalba jis aiškina erdvę kaip begalinę ir vienalytę. Giordano Bruno, tyrinėdamas dangaus kūnus, skiria absoliučią ir santykinę erdvę ir laiką.
Tarp jų yra euklido ir neeuklido geometrijos šalininkų. Atsirado teorijos apie erdvės kreivumą, N matmenų erdves. Ilgą laiką laikas ir erdvė laikomi atskirai, atsižvelgiant į tai, kad jie neturi įtakos materijai.
XX amžiuje Einšteinas atrado reliatyvumo teoriją. Anot jos, laikas, erdvė ir materija yra tarpusavyje susiję. Einšteinas daro tokią išvadą: jei visa materija bus pašalinta iš erdvės, tada pačios erdvės nebus.
Matematika
Matematinė disciplina erdvę nagrinėja per logikos prizmę, tačiau neapsieina ir be filosofijos dalyvavimo. Pagrindinė problema čia yra santykis tarp tikrovės ir matematikai būdingų abstrakčių konstrukcijų pasaulio. Kaip ir kitur, šis mokslas reiškinį bando paaiškinti konkrečių skaičiavimų pagalba, todėl jam erdvė yra aibė su struktūra.
Matematika ją apibrėžia kaip aplinką, kurioje realizuojami įvairūs objektai ir daiktai. Viskas susiveda į elementariąją geometriją, kur figūros (taškai) egzistuoja vienoje ar keliose plokštumose. Šiuo atžvilgiu reikėjo kažkaip apibūdinti, išmatuoti erdvę. Tam matematikai naudoja tokias charakteristikas kaip ilgis, masė, greitis, laikas, tūris ir kt.
Matematikos moksle įprasta skirti tokius Atėnų, Hilberto, Vektorinio, Tikimybinio, dvimačio, trimačio ir net aštuoniamatio tipus. Matematikoje jų yra mažiausiai 22 rūšys.
Fizika
Jei matematika visą esmę bando paversti skaičiais, tai fizika bando viską pajausti, paliesti. Tada ji daro išvadą, kad erdvė yra tam tikra substancija, kuri nepasireiškia materialiai, bet gali būti kažkuo užpildyta. Tai begalinė ir nekintanti. Tai įvairių procesų ir reiškinių arena, tuo tarpu ji jų neveikia ir pati neįtakojama.
Fizika į erdvę žiūri iš kelių požiūrių. Pirmasis apibrėžia jį kaip fizinį – trimatį – kiekį, kuriame atsiskleidžia įprasto, kasdieninio pasaulio procesai. Kur kūnai ir daiktai atlieka įvairius judesius ir mechaninius judesius.
Antrasis šio termino supratimas yra susipynęs su Šia abstrakčia erdve. Paprastai jis naudojamas apibūdinti ir spręsti problemas, susijusias su fiziniu trimačiu pasauliu. Čia, priešingai nei matematika, atsiranda naujų jos tipų, pavyzdžiui, greičių, būsenų, spalvų erdvės.
Fantastiškos teorijos
Diskusijos apie kosmoso esmę ir savybes paskatino mokslininkus sukurti įvairių fantastinių idėjų. Remdamiesi moksliniais faktais ir prielaidomis, jie nuolat kuria naujas teorijas apie neįtikėtinus žmonių gebėjimus.
Viena iš šių idėjų atsirado dar XVII amžiuje kartu su Johannesu Kepleriu. Jis paliečia hipererdvę – keturių matmenų aplinką, leidžiančią keliauti laiku ir atstumu greičiu, viršijančiu šviesos greitį. Kita teorija teigia, kad visata gali plėstis ir suformuoti „kišenes“, kurių viduje visi fiziniai dėsniai praranda savo jėgą, o erdvės ir laiko gali net nebūti.
Kasmet tokių, atrodytų, beprotiškų idėjų gimsta vis daugiau. Tačiau juos vienija tai, kad jie visi yra ant mokslo ir fantastikos slenksčio. Ir niekas nežino, kuri pusė nusvers kitą neįtikėtiną teoriją.
Erdvė
Įvairių mokslų erdvės supratimas neapsiriboja Žemės ribomis. Atsižvelgiant į tai, kad fizika leidžia jos begalybę, galime kalbėti apie reikšmingą ribų išplėtimą, pavyzdžiui, iki Visatos (pagrindinės sistemos, visko pasaulyje visumos).
Sritys tarp Visatos objektų, kurios nėra užpildytos jokiais kūnais, yra išorinė erdvė. Jis yra už dangaus kūnų, taigi už Žemės ir jos atmosferos ribų. Tačiau „kosminė tuštuma“ vis tiek kažkuo užpildyta: ji susideda iš vandenilio dalelių, tarpžvaigždinės medžiagos ir elektromagnetinės spinduliuotės.
Atrodytų, jei yra objektų, kurie nepatenka į erdvę, tuomet galite aiškiai apibrėžti jos pradžią. Tiesą sakant, tai sunku padaryti, nes žemės atmosfera palaipsniui retėja, o jos ribos yra labai neryškios. Siekdama atskirti atmosferą ir erdvę, tarptautinė bendruomenė priėmė sąlyginį 100 kilometrų aukštį. Nors daugelis astronomų yra įsitikinę, kad kosmosas prasideda tik 120 kilometrų nuo Žemės paviršiaus.
Erdvi ir atvira erdvė
Skirtingai nuo kosmoso, kuris neapima žemės atmosferos, yra sąvokų, kurios yra tiesiogiai susijusios su ja. Pavyzdžiui, oro erdvė. Erdvė yra daugialypis terminas. Jis yra dviprasmiškas ir pasirodo fizikoje, filosofijoje, kultūroje. Oro erdvė daugiausia susijusi su teise ir geografija. Tai yra mūsų planetos atmosferos dalis, o jos sienas reglamentuoja tarptautinė teisė.
Sąvoka „atvira erdvė“ iš esmės yra ta pati. Tai jokiai šaliai nepriklausanti teritorija. Jis yra už pakrantės valstybių teritorinių vandenų ir yra tarptautinė nuosavybė, prieinama visiems.
Religija
Erdvė yra viena iš pagrindinių bet kurio religinio tikėjimo problemų, todėl jai suteikiama šiek tiek kitokia prasmė. Paprastai jis turi aiškią vertikalią struktūrą, kurią lemia komponentų hierarchija (nuo viršutinio pasaulio iki apatinio).
Iš religinių įsitikinimų atsiranda sakralios erdvės samprata, ty erdvė, kuri nuolatos veikia aukštesnių jėgų. Šiuo atveju, veikiama sakralinės įtakos, ji gali transformuotis ir kokybiškai skirtis nuo likusios erdvės.
Išvada
Kosmosas – sudėtinga ir daugialypė sąvoka, kurios esmė mokslininkus ir mistikus vargina šimtus metų. Yra daugybė panašių ir visiškai priešingų požiūrių, kurie apibrėžia šią sąvoką. Visi jie sutaria, kad erdvė yra aplinka, arena, platforma įvairių formų ir procesų įgyvendinimui. Šios terpės struktūra ir savybės vis dar yra karštų mokslinių diskusijų objektas.