Что такое пространство и время?

Пространство и время имеют  не только общие характеристики, но и специфические свойства, которые относятся только к пространству или только ко времени, что позволяет рассматривать их как разные атрибуты материи.

Весьма важным для понимания  законов природы является принцип инвариантности относительно сдвигов в пространстве и во времени, т. е. параллельных переносов начала координат и начала отсчета времени. Он формулируется так: смещение во времени и в пространстве не влияет на протекание физических процессов.

Инвариантность непосредственно  связана с симметрией, представляющей собой неизменность структуры материального объекта относительно его преобразований, т. е. изменения ряда физических условий.

В широком смысле симметрия означает инвариантность как неизменность свойств системы при некотором изменении (преобразовании) ее параметров. Наглядным примером пространственных симметрий физических систем является кристаллическая структура твердых тел. Симметрия кристаллов — закономерность атомного строения, внешней формы и физических свойств кристаллов, заключающаяся в том, что кристалл может быть совмещен с самим собой путем поворотов, отражений, параллельных переносов и других преобразований симметрии. Симметрия свойств кристалла обусловлена симметрией его строения. Например, как следует из математического моделирования, процесс взаимодействия свободного электрона с изотопами кристаллической решетки имеет симметричный характер.

Из сформулированного принципа инвариантности относительно сдвигов в пространстве и во времени следует симметрия пространства и времени, называемая однородностью пространства и времени.

Однородность пространства заключается в том, что при параллельном переносе в пространстве замкнутой системы тел как целого ее физические свойства и законы движения не изменяются, иными словами, не зависят от выбора положения начала координат инерциальной системы отсчета.

Из свойства симметрии пространства — его однородности следует закон сохранения импульса: импульс замкнутой системы сохраняется, т. е. не изменяется с течением времени. Закон сохранения импульса справедлив не только в классической физике, хотя он и получен как следствие законов Ньютона.Эксперименты доказывают, что он выполняется и для замкнутых систем микрочастиц, подчиняющихся законам квантовой механики. Импульс сохраняется и для незамкнутой системы, если геометрическая сумма всех внешних сила равна нулю. Закон сохранения импульса носит универсальный характер и является фундаментальным законом природы.

Однородность времени означает инвариантность физических законов относительно выбора начала отсчета времени. Например, при свободном падении тела в поле силы тяжести его скорость и пройденный путь зависят лишь от начальной скорости и продолжительности свободного падения тела и не зависят от того, когда тело начало падать.

Изотропность пространства означает инвариантность физических законов относительно выбора направлений осей координат системы отсчета (относительно поворота замкнутой системы в пространстве на любой угол).

Из изотропности пространства следует  фундаментальный закон природы — закон сохранения момента импульса: момент импульса замкнутой системы сохраняется, т. е. не изменяется с течением времени⁴.

Наряду с вышеперечисленными свойствами , к наиболее общим свойствам пространства и времени относят:

- структурность;

- протяженность;

- трехмерность пространства;

- одномерность, однонаправленность и необратимость времени.

Однако единого мнения о действительности этих свойств у ученых нет, так  как условия изучения пространства и времени иные, чем других понятий и

нам знаком только единственный вид  пространства — пространство трех измерений, в котором протекает наша жизнь, существуют наше тело, наша Земля, наша звездная система. Чем ограничено наше пространство и время и каков характер этого ограничения — на этот вопрос пока нет материала для ответа. Проблема была бы намного проще, если бы существовала только одна форма пространства и времени, как предполагали представители механистического материализма. Но диалектический подход к рассмотрению пространства и времени, основанный на достижениях современного естествознания, заставляет сомневаться в правильности такого взгляда и приводит к гипотезе существования многих форм пространства и времени. В этих условиях определение общих свойств пространства и времени превращается в сложную проблему. В представлениях пространства- времени еще очень много неясного, порождающего многочисленные дискуссии ученых:

Почему наше пространство имеет  три измерения? Могут ли существовать многомерные миры? Может ли время  течь в обратном направлении? Реально  ли четырехмерное пространственно - временное многообразие теории относительности? Могут ли существовать материальные объекты вне пространства и времени?

Эти и многие подобные вопросы ставятся на повестку дня современного естествознания. Углубленное изучение этих вопросов показало, что они связаны с фундаментальными свойствами бытия и важны для нашего мировоззрения. Критерий неадекватности пространственно-временного описания создает целый комплекс проблем, связанный с поиском тех положений, которые могли бы быть выбраны и использованы как критерий выбора пространственно-временных моделей. В настоящее время во Многих отраслях современного естествознания назревает необходимость нового изменения пространственно-временных представлений, столь же радикального, как и то, которое возникло после создания теории относительности.

 

 

Вывод:

 

Пространство и время - фундаментальные  и одновременно самые мало изученные  понятия концепции современного естествознания. Чем больше человечество пытается проникнуть в их суть, тем с большим количеством загадок сталкивается. Все знания, накопленные нами о пространстве, времени и их свойствах это тайны поверх новых тайн. Представления о времени и пространстве много раз менялись, благодаря открытиям таких великих ученых как Ньютон, Лобачевский, Эйнштейн и неизвестно сколько открытий еще будет сделано в будущем.

На сегодняшний же день, можно  заключить следующее: с точки зрения современного естествознания и соответствующих философских обобщений объективная реальность представляет собой нераздельное единство пространства, времени и движения. Пространство и время - есть формы существования материальных тел. Пространство - это такая форма бытия материи, которая выражает сосуществование и отделенность вещей друг от друга, их протяженность, порядок расположения относительно друг друга, структурность, взаимодействие. Время - это такая форма бытия материи, которая выражает последовательность развертывания материальных процессов, отделенность друг от друга разных стадий этих процессов, их длительность и отношения между длительностями. В качестве основных свойств пространства и времени следует выделить бесконечность, безграничность и неисчерпаемость их, трехмерность, обратимость, однородность, непрерывность, изотропность (одинаковость протекания процессов в одних и тех же условиях) пространства, одномерность, однонаправленность и необратимость времени.

 

 

 

 

Список литературы:

1.Дубнищева, Т.Я. Концепции современного  естествознания. Основной курс в  вопросах и ответах [Текст]: учеб. пособие, 2-е изд., испр. и доп. - Новосибирск: Сиб.унив. изд-во, 2005. - 592 с. - (Университетская серия).

2. Гусейханов М.К. Концепции современного  естествознания[Текст] : Учебник/ М.К. Гусейханов, О.Р. Раджабов. - 7-е издание., перераб. и доп. - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и Ко», 2010. - 540 с.

3.Хорошавина С.Г. Концепции современного  естествознания : курс лекций [Текст] / Изд. 4-е. - Ростов н/Д: Феникс, 2005. - 480 с. - (Высшее образование)

4.Карпенков С.Х. Концепции современного  естествознания[Текст] : Учебник для вузов. - М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997. - 520 с.

 

 

¹Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Основной курс в вопросах и ответах: учеб.пособие. Стр. 69.

² Гусейханов М.К. Концепции современного естествознания: Учебник. Стр. 70- 72.

³ Хорошавина С.Г. Концепции современного естествознания: курс лекций. Стр. 239-240.

⁴ Карпенков С.Х. Концепции современного естествознаня: Учебник для вузов. Стр. 106-107.