Читайте данную работу прямо на сайте или скачайте

Пространство и время в физике

ВВЕДЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУР

нет ничего, кроме движущейся материи, и движущаяся

может двигаться иначе, как ва

Пространство и время, следовательно, выступают фундаментальными

формами

рассматривал

универсальную

развитие неклассической физики

квантовой

пространстве и времени. Оказалось, что эти категории неразрывно

связаны между собой. Возникли разные концепции: согласно одним,

ва

пространства, а физические объекты являются только проявлениями

этого

присущи лишь макроскопическим объектам.

потеряла единство, что в ее различных разделах существуют прямо

противоположные утверждения о природе и статусе пространств

времени. Этот факт требуета

можета

противоречат

материализма.

идет о пространстве и времени

конкретных

соответствующими семантическими и эмпирическими интерпретациямиа

в рамках оределённых теорий, и что

подобныха

диалектического материализма об ниверсальности пространств

времени, так как в этом речь идет же о философских категориях.

нтичной натурфилософии, анализируя затем весь процесс развития

пространственно - временных представлений вплоть до наших дней.

─────────

(*) Ленин В.И. ПСС, т. 18, с. 181.

остановимся на двух:а

Древней Греции Левкиппом и Демокритом. Согласно этойа

всёа

материи

сочетаются ва

небытие ) являются первоначалами мира. Атомы не возникают и

уничтожаются,

времени.

Бесконечному пространству соответствует бесконечное время.

неделимы в силу плотности и отсутствия в них пустоты. Множество

томов, которые а

большой атом, исчерпывающий собой мир.

сочетании с пустотой образуют всё содержание реального мира.

основе

материи

математической неделимости. Атомы не

последние не существуют в свободном состоянии. Это совпадаета

представлениями современной физики о кварках.

уровней

математического

пространствами:

вместилище и математическое

как масштабных единицах протяжения материи.

Демокрита

дальнейшем

рассмотривал

дискретного

свойство изотахии заключается в том, что

одинаковой скоростью. Н

состоит в том, что в процессе перемещения

"атом" пространства за один "атом" времени.

пространств

субстанциальная и атрибутивная концепции.

существовании времени,

существовании

ведётся Аристотелема

внимание он уделяет взаимосвязи времени и движения.а

показывает. что время немыслимо, не существует без движения, но

оно не есть и само движение.

Измерить время

любого

величина была универсальной, необходимо использовать движение с

максимальной

света, в античной и средневековой философии - скорость движения

небесной сферы.

отношения

объективная категория, как свойство природных вещей.

мира. Она была построена на очевидных явлениях земного мира. Но

это

космологическая модель функционировала в конечнома

пространстве, центр которого совпадал с центрома

был разделен н

четырёх стихий -а

эфирныха

Эт

которые оказались более

развитие

логическом

разработаны

Евклида.

встечаются

рифметике.

считались

теории, которая работает и сегодня: аксиоматическая

эмпирический

Геометрия Евклида является первой логической системойа

трактующиха

заслугой Евклид

твёрдого тела и световых лучей.

мир

помощью

революционные

гелиоцентрическую модель

Коперника можно считать открытия И.Кеплера:

1. Каждая

которого находится Солнце.

2. Площадь сектора орбиты, описуваемая радиус-вектором планеты,

изменяется пропорционально времени.

3. Квадраты времён обращения планет вокруг Солнца относятся как

кубы их средних расстояний от Солнца.

концепций

пространство и круговое инерциальное

идеи прямолинейного

пространство, и только

прямолинейное инерциальное движение.

учёта

рамками

ньютоновская

изменению. Для

массы, и ва

роль. Тело сохраняета

ибо

достоверно для Ньютона вследствие массы тела.

начальнома

содержание

предшествуюта

ксиом:а

ва

системы,

пространству и

время являются ареной движения физических объектов.

развиваться,

механистического

между

классические представления о движении тел.

свет

распространяется.

как источник вторичныха

скорость света огромной

Иными

абсолютного

положениями доктрины Ньютона о пространстве.

что

1728а

этиха

от движения источника и/или приёмника.

движущимися

полностью

несогласованность,

механике.

подорвало

разновидностью

экспериментальные законы

Максвелла,

закономерности. Ареной этих законова

не одни точки, в которыха

это принимается для механических законов.

пришли

объектова

Основные

оптическиха

Лоренц стоял на позиции

который спасала

механики, также объясняла

ему пришлось отказаться

ввести

времени.

относительно

системе, в которой производится

назвал "локальным временем". На основе этой теории виден эффект

изменения размеров тела

это

сокращение вследствие сплющивания электронов.

Дальнейшее развитие физики было на пути ревизии фундаментальных

концепций классической

выделенныха

ревизии концепции абсолютного

сделано лишь в специальной теории относительности Эйнштейна.

структуре

эфира.

обнаружению

относительности - эфир не существует.

эфир

скорости света легли

выступает как синтез механики и электродинамики.

свет

покоящихся тела

тел.

промежуткова

понятие

одновременные при наблюдении из одной координатной системы, же

не

системы,

необходимость развить теорию преобразования координат и времени

от покоящейся

движущейся относительно

преобразований Лоренца:

где x, y, z, t - координаты в одной системе, x', y', z', t' - в

другой.

протяжённости

движения системы отсчёта:

Ва

сложения

превышения скорости света.

предшествующех

времени

структура которых зависита

его

оказываются

времени: са

равноправностью

пространственно - временного интервала.

Она

которые

континуума. Разделение на пространство и время не имеет смысла.

трактуется с точки зрения реляционной концепции. Однако было бы

ошибочныма

новой

относительности. Введение

помогло

пространственно - временном континууме.

существуют два типа пространств

субстанциальную

механике

структуры

относительности

четырёхмерное пространство - время.

относительности

уровне

пространства и времени к абсолютному и субстанциальному единому

пространству - времени, 2) н

относительных и экстенсионныха

реляционному пространству и времени Эйнштейна.

относительности

неинерциальных системах отсчёта, это

теории гравитации, к развитию релятивистскойа

Он был вынуждена

физических теорий, в котором первичным выступаета

спект.

путёма

теоретической структуры

относительности - ка

теории с последующей

рассмотрим представление о пространстве и времени в свете общей

теории относительности.

желание Эйнштейн

инерциальной системы отсчёта. Создание

пересмотра концепции

Фарадея

Эйнштейн акцентировал внимание на одном важнома

остался

специальной

материальным

некоторый

положения и ориентации тела, так и ота

показаниям стрелки

системы

определённой величины, независимо от места и времени".

находит

диалектического

формах

относительности не затрагивала проблему воздействия

структуру

непосредственно обратился

движения, пространства и времени.

и тяжёлой масс. Он смотрел в этом равенстве исходный пункт, на

базе

Пронализировава

принципа

действие однородного гравитационного

равноускоренным движением".

говоря, не

помога

новая

взаимосвязи геометрии пространства-времени и материи. Кроме них

Эйнштейн

невозможно

пространство

симметричным

инвариантными относительно группы преобразований координат.

Эйнштейн специально

пространств

теории

противоположное

зависита

без поля

по себе, только как структурное свойство поля".

является

наблюдаемым

общелелятивистских

конкретные

педсказано и обнаружено отклонение

прохождении вблизи

красного гравитационного смещения частоты спектральных линий.

теории

релятивистскую

развитие

физики.

создания единой теории поля. Первую попытку геометризацииа

предприняв Г.Вейль.

геометрии. Однако данное

попытки

четырёхмерное пространственно-временное

Калуца предложила

бесконечное многообразие. Однако таким путём решить проблему не

удавалось.

времени

геометродинамик

представлений о пространстве достигает очень

вводится

геометродинамики.

соответствует

заключается

порожнаются данные

пространства.

квантовой геометродинамики

более грандиозная задача - постичь

частицы в их единстве и гармонии.

охарактеризовать

однородна в пространстве

заимствованы

и время, последнее по своему характеру Евклидово. Такая

казалась

попытки приложения к этой модели физических законов и концепций

привели к неестественным выводам.

фундаментальных положений, чтобы преодолеть противоречия. Таких

положений

Вселенной,

пространства.

преодолеть противоречия не далось.

относительности,

положений классической космологии. Общая теория относительности

отождествил

пространства - времени. Чтобы построить работающую относительно

несложную

пересмотр фундаментальныха

общая

постулатом однородности и изотропности Вселенной.

признанию

релятивистскую

пространства и времени.

время

изотропными, но в силу евклидовости

кривизну.

однородности

здесь возможны три модификации

отрицательной и положительной кривизной.

значения

конечн

подобного

и времени

релятивистской космологии возможен и вариант конечной Вселенной

- это соответствует пространству положительной кривизны.

замкнутое

является конечным,

конечн

стационарность

относительности, Вселенная оказалась

либо

противоречие

с помощью

пропорциональные

притяжения и отталкивания.

статической

была развита А. А. Фридманом. Метрические свойства пространства

оказались изменяющимися

расширяется. Подтверждение этого было обнаружено в 1929 году Э.

Хабблом, который наблюдала

что скорость

подчиняется закону Хаббла V = H*L, где Н - постоянная Хаббла, L

- расстояние. Этот процесс продолжается и в настоящее время.

расширения

гипотеза, что

обозначение

пространственной

разлетаются

пространство.

Истоки истории Вселенной относятся к моменту времени t=0, когда

произошёл так называемый Большой взрыв. В.Л. Гинзбурга

что "...Вселенная

которое

начала лишено физического, да и любого другого смысла".

конечности

отсчёта. Это положение особо чётко отразилось ва

о "чёрных дырах".

явлений

С.Хокинс и Дж. Эллиса

отношенияха

направление времени при расширении обратное".

связаны

обладаюта

(условная сфер

постоянная, М - масса). Независимо

космический объекта

далее она

процессе

невозможно получить

вырваться иза

звезд

образуется "чёрная дыра".

пролегает

з

пространство - время

сингулярности,

концепцию

дифференцируемого "гладкого" многообразия.

стадии

спрессовывается в точку ( r -> 0 ), когд

материи, бесконечн

обоснованное сомнение. Дж. итлер считает, что в заключительной

стадии

пространства - времени. С. Хокинга

место, где разрушается

времени так же, как и

все они формулируются н

времени.

современных космологов.

сингулярности

должны

не допускать

происходята

составляют

невозможно без понимания микромира.

исчерпывает

электродинамики. В связи с объяснением теплового излучения было

выявлено

данных, так и в теоретической согласованности этих выводов. Это

повлекло з

начало

микрокосмоса, к овладению внутриатомной энергией,

процессов в недрах звёзд и "начале" Вселенной.

распределяется излучение по всему спектру частот. В тота

физики

энергии

эту проблему с помощью методов классической электродинамики, но

это не привело к успеху. Попытк

термодинамики

эксперимента.

помощью интерполяции:

а

Больцмана.

кроме

которую

Справедливость

для

поглощения энергии

представление о

природ

единство волны и частиц.

предложено

была

Резерфорда и квантовой гипотезы. Он предположил, что атом может

иметь

поглащается

стационарнома

объяснял

этима

Этот

микроскопической теории необходимо пользоваться

применяемой в макромире.

Бройля.

дискретной

присуща

создания волновой механики квантовых объектов, которая

году

уравнение, носящее его имя.

Шредингера. Он показал, что это равнениеа

вероятности нахождения частицы в данной области пространства.

квантовая механика.

соотношении

неопределённость

неопределённость

соотношение имеет место для времени и энергии частицы.

принципиальная

представлений к атомным явлениям и процессам.

необходимости

лапласовского детерминизма классической физики.а

лишь приближёнными понятиями и основывались на слишкома

идеализациях. Квантовая

форм

существование

объекта,

микромире, что

действия h.

развивающейся

достигает нескольких сотен, но до

создан

частиц представления о пространстве и времени столкнулись с ещё

большими

многоуровневой системой, на каждом ровне

специфические

пространственно

эксперименте микроскопическиха

четыре ровня: 1)а

уровень релятивистскиха

3)

масштабов,

оказываюстя

макромира. Ва

пустоты - вакуум.

системой

электронно - позитронных пара

вакуума

состоянии

электродинамика впервые наглядно показала, что

время нельзя оторвать от материи, что так называемая

- это одно из состояний материи.

что минимальное состояние энергии не характеризуется нулевой её

плотностью. Минимум её оказался равным ровню осциллятора hv/2.

"Допустив скромные 0.5hv для каждой отдельной волны, - пишет Я.

Зельдович, - мы немедленно с жасом обнаруживаем, что все волны

вместе

энергия пустого пространства таит в себе огромныеа

которые ещё предстоит освоить физике.

см.

субатомныха

уровне структурной организации материи определяющую роль играют

сильные

пространственно - временные понятия. Так,

не соответствуют обыденные представления о соотношении частиа

целого.

временных

процессов, характерныха

повестку дня

временной

направления оказываются неэквивалентными.

принципиально нового истолкования

направление связано с изменениема

непрерывности

возможной

Рассмотрим более подробно эти направления.

взаимодействии прерывности и непрерывности.

только к структуре материи, но

времени.

учёные

Первым достижением на этом пути явилось релятивистское волновое

уравнение

существовании антипода электрон

электрическим зарядом. В настоящее время известно,

частице в природе

фундаментальными положениями

кардинальными

пространства, отражение времени и т.д. ).

электродинамика,

электронов, позитронов, мюонов и фотонов. Это пока единственная

ветвь теории

уровня

локальной теорией,

классической физики,

временной

точечность взаимодействия

з

значениями

электрона, энергия нулевых колебаний поля и т.д. ).

теорию

подход

бесконечности, т.к.

томистического пространства.

которая

взаимодействия

трудностям.

позитронного

сложности, структурности электрона. Электрон поляризует вакуум,

и

виртуальной электронно

вероятен процесс аннигиляции исходного электрон

пары.

в другой точке пространства.

является веским аргументом в пользу концепции пространственно -

временной дискретности. В её основе лежит идея о том, что масса

и заряд электрон

от массы и заряд

электрона. Разность

оперировании

физические константы - заряда

достигается путём перенормировки теории.

процедуру перенормировки использовать не даётся. Всвязи с этим

ва

связанное

точечности взаимодействия

двумя методами. При

локального

отрицании

что приводит к теории квантового пространства - времени.

динамической

микрообъектова

столкнулись не только со сменой объекта, к которому прилагается

свойство

элементарного и сложного

элементарны

сложные

элементарных

элементарного и сложного.

за собой изменение наших представлений о структуре пространства

- времени и причинности, которые тесно взаимосвязаны. По мнению

некоторых а

отношения

взаимодействия события связаны в некий "комок",

взаимно обуславливают друг друга, но не следуют одно за другим.

развитии квантовой теории поля, начиная с работа

кончая современными

нарушение причинности ва

принципа и отмечается, что разграничение пространства - времени

на области "малые", где

она выполнена, невозможно

новой константы размерности

"атомом" пространства связана

хронона

временной области протекает сам процесс взаимодействия частиц.

развиваться.

"атомов"а

время

гипотезы

которая будет рассмотрена ниже.

проблема: речь стала идти не об изменении свойств или структуры

пространства и времени, об их макроскопической природе,

о том, что их вообще возможно нет в микромире. Такая постановка

вопроса связана с созданиема

сфера

мнениях:а

теоретическому

физике, другие

неуниверсальности пространства и времени как форм существования

движущейся материи.

пространство и время во многома

это совпадение нарушается.

структур

пространств

следующима

ситуацию: "Оказывается, в наших исследованиях атомных процессов

неизбежно существует своеобразное раздвоение. С однойа

вопросы,

экспериментов, всегд

физики,

поскольку наш языка

нашего окружения и поскольку опыты мы не можем провестиа

как только

математические

экспериментальных

функции

допускающих какой-либо простой наглядной интерпретации".

время

квантовой механики.

структур

Теоретическая структура при

пространство и время. Пространство и время

при

строения материи, но это сопряжено с неоправданныма

теории,

макроскопичности пространств

качестве теоретических структур физических теорий.

природе пространств

материалистического учения оба

пространстве

которые

сосуществования

что предполагаета

двух последующих моментов.

являются конкретными

которые могут существовать далеко не везде. С этой точки зрения

можно даже говорить

формах существования

вопрос: если пространство и время оказываются неуниверсальными,

то

попрежнему оставались ниверсальными?

модификаций

времени.

статус, то это необоснованно,

характер и не вступает в противоречие с тезисом диалектическо -

материалистической

времени. Но ва

означает,

пространственной природой, т.е. следует учитывать, что макромир

не

пространстве

потребовать

организации.

в

разрабатываются

получены интерересные результаты и ведутся плодотворные поиски.

диалектической

целостного мира, в котором элементарная частица может оказаться

полузамкнутой

запечетлена структура Вселенной.

1. Аскин Я.Ф. Проблема времени. Её физическое истолкование, М.:

2. Ахундов М.Д. Пространство и

3. Ахундов М. Д.

4. Ахундов М.Д.

5. Осипов А.И. Пространство и время как категории мировоззрения

6. Потёмкин В.К., Симанов А.Л. Пространство ва

7. Эйнштейн А. Собрание