Главная » Реферат » Пространство и время в классической механике реферат

Лекция: Пространство и время (классическая механика И. Ньютона и теория относительности А. Эйнштейна). Пространство и время в классической механике реферат


Реферат - Пространство и время (классическая механика И. Ньютона и теория относительности А. Эйнштейна).

Пространство и время в классической механике И. Ньютона.

В 1687 г. вышел основополагающий труд Ньютона «Математические начала натуральной философии». Этот труд более чем на два столетия определил развитие всей естественно-научной картины мира. В нем были сформулированы основные законы движения и дано определение понятий пространства, времени, места и движения.

Раскрывая сущность времени и пространства, Ньютон характеризует их как «вместилища самих себя и всего существующего. Во времени все располагается в смысле порядка последовательности, в пространстве — в смысле порядка положения». Он предлагает различать два типа понятий пространства и времени: абсолютные (истинные, математические) и относительные (кажущиеся, обыденные) и дает им следующую типологическую характеристику.

Из определений Ньютона следовало, что разграничение им понятий абсолютного и относительного пространства и времени связано со спецификой теоретического и эмпирического уровней их познания. На теоретическом уровне классической механики абсолютное пространство и время играли существенную роль во всей причинной структуре описания мира. Они выступали в качестве универсальной инерциальной системы отсчета, так как законы движения классической механики справедливы в инерциальных системах отсчета. На уровне эмпирического познания материального мира понятия «пространство» и «время» ограничены чувствами и свойствами познающей личности, а не объективными признаками реальности как таковой. Поэтому они выступают в качестве относительного времени и пространства.

 

Пространство и время в теории относительности А. Эйнштейна.

А. Эйнштейн отказался от представлений классической механики. Согласно представлению Эйнштейна, каждое движение тела происходит относительно определённого тела отсчёта, поэтому все физические процессы и законы должны формулироваться по отношению к точной системе отсчёта, следовательно, не существует никакого абсолютного пространства и времени. Он впервые связывает обособленные в классической механике понятия пространства и времени в понятие пространственно-временной непрерывности (континуум).

Теория относительности рассматривает наш мир как четырёхмерный, где тремя координатами x, y, z описывают пространство, а четвёртой – t – время.

До 1915 г. пространство и время воспринимались как некая жесткая арена для событий, на которую все происходящее на ней никак не влияет. Так обстояло дело даже в специальной теории относительности. Тела двигались, силы притягивали и отталкивали, но время и пространство просто оставались самими собой, их это не касалось. И было естественно думать, что пространство и время бесконечны и вечны.

В общей же теории относительности А. Эйнштейнаситуация совершенно иная. Пространство и время теперь динамические величины: когда движется тело или действует сила, это изменяет кривизну пространства и времени, а структура пространства-времени в свою очередь влияет на то, как движутся тела и действуют силы. Пространство и время не только влияют на все, что происходит во Вселенной, но и сами изменяются под влиянием всего в ней происходящего. Как без представлений о пространстве и времени нельзя говорить о событиях во Вселенной, так в общей теории относительности стало бессмысленным говорить о пространстве и времени за пределами Вселенной.

В последующие десятилетия новому пониманию пространства и времени предстояло произвести переворот в наших взглядах на Вселенную. Старое представление о почти не меняющейся Вселенной, которая, может быть, всегда существовала и будет существовать вечно, сменилось картиной динамической, расширяющейся Вселенной, которая, по-видимому, возникла когда-то в прошлом и, возможно, закончит свое существование когда-то в будущем.

Пространство – форма бытия материи, характеризующая её протяжённость, структурность, сосуществование и взаимодействие во всех материальных системах.

Время характеризует последовательность смены состояний и длительность бытия любых объектов и процессов, внутреннюю связь сменяющихся и сохраняющихся состояний.

Общие свойства пространства и времени:

Общие свойства пространства:

Общие свойства времени:

 

 

13. Естественнонаучная картина мира: физическая картина мира (механическая, электромагнитная, современная – квантово-релятивистская).

Естественнонаучная картина мира (ЕНКМ) – это система важнейших принципов и законов, лежащих в основе окружающего нас мира.

www.ronl.ru

Как рассматривались понятия времени и пространства в классической механике?, Концепция современного естествознания

Реферат по предмету: Концепция современного естествознания (Пример)

Введение

1.Понятие пространства и времени в классической механике.

2. Теория относительности Альберта Эйнштейна.

3. Пространство и временя в физике микромира.

Заключение

Список литературы

Содержание

Выдержка из текста

Были выявлены противоречия, которые происходили из данных эксперимента и соответственно по ним делались не правильные выводы. В следствии возникло зарождение квантовой механики. Происходило познание микрокосмоса, внутриатомной энергией, изучению недр звёзд и зарождение Вселенной.

Ученые делают попытки выяснить природу температуры тела и взаимосвязь энергии излучения. Попытки М. Планка с помощью классической электродинамики, то есть ее методов решить проблему. Неудачной оказалась попытка решить проблему при помощи термодинамики, так как теория и эксперименты носили рассогласованный характер.

При помощи интерполяции Планк вывел формулу:

где v — частота излучения,

Т — температура,

k — постоянная величина Больцмана,

h — элементарный квантом действия.

Эта формула включала ранее неизвестную постоянную h. Планк сделал предположение, что процесс поглощения и излучения энергии является дискретным — это было странным для классической физики. C трудами Эйнштейна в физику вошло представление о фотонах, а следовательно о корпускулярно — волновом дуализме.

Диалектическое единство частиц и волны представляли реальную природу света, но одновременно возникал вопрос о сущности и структуре атома. Это привело к появлению множества моделей, которые противоречили друг другу. Н. Бором найден выход, путём синтеза планетарной модели атома Резерфорда и квантовой гипотезы. Он сделал предположение, что атом при переходе ряда стационарных состояний, в которых происходит поглощение или излучение кванта энергии. Но атом не излучает в стационарном состоянии, при этом теория не объясняла поляризации и интенсивности излучения. С этим частично удалось справиться при помощи принципа соответствия Бора, в нем говорилось, что, описывая любую микроскопическую теорию необходимо руководствоваться терминологией, которая применяется в макромире.

В исследованиях де Бройля сыграл важную роль принцип соответствия. Он пришел к выводу, что элементарным частотам материи соответствует волновой характер и световые волны обладают дискретной структурой. В 1929 году Э. Шредингер вывел волновое уравнение, которое решило проблему создания волновой механики квантовых объектов.

Н. Бор показал смысл истинный волнового уравнения Шредингера. Оно описывает нахождение частиц в области пространства, то есть амплитуду вероятности. До Шредингера, Гейзенбергом в 1925 году была разработана квантовая механика. Эта теория основана на неопределённостей Гейзенберга, его соотношения: «чем больше неопределённость пространственной координаты, тем меньше неопределённость значения импульса частицы». Такое же соотношение присуще энергии частицы и для времени. Следовательно, в квантовой механике была найдена принципиальная граница применимости классических физических представлений к атомным явлениям и процессам.

Заключение

Рассмотрев понятие пространства и времени в классической механике следует отметить, что они неразрывно взаимодействуют между друг другом. Огромным толчком в понимании времени и пространства дало открытие теории относительности Альберта Эйнштейна. Проблемы, которые возникли позже рассматриваются естествоиспытателями и философами, в современной физике получены потрясающие результаты, и постоянно ведутся плодотворные поиски. Постепенно наука приходит к представлению о диалектической взаимосвязи элементов различных категорий, то есть уровней Вселенной, в котором элементарная частица может оказаться полузамкнутой Вселенной.

Список литературы

Андреев, Г. П, О причине времени//Вопр. Философии. 1996.- № 1.

Аскин, Я. Ф, Проблема времени. Её физическое истолкование, -М.: Мысль, 1986. — 207с.

Ахундов, М. Д, Пространство и время в физическом познании, М.: Мысль, 1982. — 253с.

Ахундов, М. Д, Проблемы прерывности и непрерывности пространства и времени, -М.: Наука, 1989. — 256с.

Ахундов, М. Д, Концепции пространства и времени: истоки, эволюция, перспективы, — М.: Наука, 1982. — 222с.

Гачев, Г. Д, Гуманитарный комментарий к физике и химии. Диалог между науками о природе и о человеке. — М.: Логос, 2003. — 512с.

Осипов, А. И, Пространство, и время как категории мировоззрения и регуляторы практической деятельности, Минск: Наука и техника, 1989. — 220с.

Потёмкин, В. К., Симанов А. Л. Пространство в структуре мира, Новосибирск: Наука, 1990. — 176с.

Эйнштейн, А. Собрание научных трудов в четырёх томах. Том I.

Работы по теории относительности 1905−1920, М.: Наука, 1985.-

700с.

Ахундов М. Д. Концепции пространства и времени: истоки, эволюция, перспективы, — М.: Наука, 1982. — С. 222.

Осипов. А. И. Пространство и время как категории мировоззрения и регуляторы практической деятельности, Минск: Наука и техника, 1989. — С.220.

Ахундов М. Д. Пространство и время в физическом познании, М.: Мысль, 1982. — С.253.

Аскин Я. Ф. Проблема времени. Её физическое истолкование, -М.: Мысль, 1986. — С.207.

Эйнштейн А. Собрание научных трудов в четырёх томах. Том I. Работы по теории относительности 1905−1920, М.: Наука, 1985.- С. 700.

Эйнштейн А. Собрание научных трудов в четырёх томах. Том I. Работы по теории относительности 1905−1920, М.: Наука, 1985.- С. 700.

14

Список источников информации

1.Андреев, Г. П, О причине времени//Вопр. Философии. 1996.- № 1.

2.Аскин, Я. Ф, Проблема времени. Её физическое истолкование, -М.: Мысль, 1986. — 207с.

3.Ахундов, М. Д, Пространство и время в физическом познании, М.: Мысль, 1982. — 253с.

4.Ахундов, М. Д, Проблемы прерывности и непрерывности пространства и времени, -М.: Наука, 1989. — 256с.

5.Ахундов, М. Д, Концепции пространства и времени: истоки, эволюция, перспективы, — М.: Наука, 1982. — 222с.

6.Гачев, Г. Д, Гуманитарный комментарий к физике и химии. Диалог между науками о природе и о человеке. — М.: Логос, 2003. — 512с.

7.Осипов, А. И, Пространство, и время как категории мировоззрения и регуляторы практической деятельности, Минск: Наука и техника, 1989. — 220с.

8.Потёмкин, В. К., Симанов А. Л. Пространство в структуре мира, Новосибирск: Наука, 1990. — 176с.

9.Эйнштейн, А. Собрание научных трудов в четырёх томах. Том I.

Работы по теории относительности 1905−1920, М.: Наука, 1985.-

700с.

список литературы

referatbooks.ru

Лекция - Пространство и время (классическая механика И. Ньютона и теория относительности А. Эйнштейна).

Пространство и время в классической механике И. Ньютона.

В 1687 г. вышел основополагающий труд Ньютона «Математические начала натуральной философии». Этот труд более чем на два столетия определил развитие всей естественно-научной картины мира. В нем были сформулированы основные законы движения и дано определение понятий пространства, времени, места и движения.

Раскрывая сущность времени и пространства, Ньютон характеризует их как «вместилища самих себя и всего существующего. Во времени все располагается в смысле порядка последовательности, в пространстве — в смысле порядка положения». Он предлагает различать два типа понятий пространства и времени: абсолютные (истинные, математические) и относительные (кажущиеся, обыденные) и дает им следующую типологическую характеристику.

Из определений Ньютона следовало, что разграничение им понятий абсолютного и относительного пространства и времени связано со спецификой теоретического и эмпирического уровней их познания. На теоретическом уровне классической механики абсолютное пространство и время играли существенную роль во всей причинной структуре описания мира. Они выступали в качестве универсальной инерциальной системы отсчета, так как законы движения классической механики справедливы в инерциальных системах отсчета. На уровне эмпирического познания материального мира понятия «пространство» и «время» ограничены чувствами и свойствами познающей личности, а не объективными признаками реальности как таковой. Поэтому они выступают в качестве относительного времени и пространства.

 

Пространство и время в теории относительности А. Эйнштейна.

А. Эйнштейн отказался от представлений классической механики. Согласно представлению Эйнштейна, каждое движение тела происходит относительно определённого тела отсчёта, поэтому все физические процессы и законы должны формулироваться по отношению к точной системе отсчёта, следовательно, не существует никакого абсолютного пространства и времени. Он впервые связывает обособленные в классической механике понятия пространства и времени в понятие пространственно-временной непрерывности (континуум).

Теория относительности рассматривает наш мир как четырёхмерный, где тремя координатами x, y, z описывают пространство, а четвёртой – t – время.

До 1915 г. пространство и время воспринимались как некая жесткая арена для событий, на которую все происходящее на ней никак не влияет. Так обстояло дело даже в специальной теории относительности. Тела двигались, силы притягивали и отталкивали, но время и пространство просто оставались самими собой, их это не касалось. И было естественно думать, что пространство и время бесконечны и вечны.

В общей же теории относительности А. Эйнштейнаситуация совершенно иная. Пространство и время теперь динамические величины: когда движется тело или действует сила, это изменяет кривизну пространства и времени, а структура пространства-времени в свою очередь влияет на то, как движутся тела и действуют силы. Пространство и время не только влияют на все, что происходит во Вселенной, но и сами изменяются под влиянием всего в ней происходящего. Как без представлений о пространстве и времени нельзя говорить о событиях во Вселенной, так в общей теории относительности стало бессмысленным говорить о пространстве и времени за пределами Вселенной.

В последующие десятилетия новому пониманию пространства и времени предстояло произвести переворот в наших взглядах на Вселенную. Старое представление о почти не меняющейся Вселенной, которая, может быть, всегда существовала и будет существовать вечно, сменилось картиной динамической, расширяющейся Вселенной, которая, по-видимому, возникла когда-то в прошлом и, возможно, закончит свое существование когда-то в будущем.

Пространство – форма бытия материи, характеризующая её протяжённость, структурность, сосуществование и взаимодействие во всех материальных системах.

Время характеризует последовательность смены состояний и длительность бытия любых объектов и процессов, внутреннюю связь сменяющихся и сохраняющихся состояний.

Общие свойства пространства и времени:

Общие свойства пространства:

Общие свойства времени:

 

 

13. Естественнонаучная картина мира: физическая картина мира (механическая, электромагнитная, современная – квантово-релятивистская).

Естественнонаучная картина мира (ЕНКМ) – это система важнейших принципов и законов, лежащих в основе окружающего нас мира.

www.ronl.ru

Пространство и время — реферат

 

           О том, что такое пространство и время, люди задумывались еще в глубокой древности. Кроме того, ни один из крупных философов от древности до XX века не обходил вниманием понятия пространства и времени. Вопрос, что есть пространство и время, тем не менее, как  кажется мне, еще далек от своего полного разрешения. Физика XIX века заставила несколько раз поменять взгляды на столь фундаментальные понятия и выявила несостоятельность большинства философских концепций. В наиболее отчетливой форме представления о пространстве и времени сложились в виде двух противоположных концепций, названных впоследствии концепциями Демокрита-Ньютона и Аристотеля-Лейбница. Первая концепция допускала существование пространства как некоторой пустоты, не связанной с материальными предметами. При этом считалось также, что время представляет собой самостоятельную сущность, не связанную с материей и пространством. С точки зрения второй концепции, не мыслились пространство и время, оторванные от вещей. В науке до конца XIX и начала ХХ в. господствовала первая концепция. Древнегреческие философы Демокрит, Эпикур, Лукреций Кар и др. пришли к пониманию пространства как пустоты исходя из своего атомистического учения. Они считали, что для существования и движения атомов требуется пустота - некое вместилище, где атомы, сочетаясь различным образом в движении, образуют многообразие тел. С развитием классической физики идеи Демокрита о сущности пространства и времени были развиты в трудах Бруно, Галилея, Декарта и др. Особенно большой вклад в этом отношении был сделан Ньютоном, искавшим при создании классической механики универсальную систему отсчета, относительно которой происходит механическое движение тел. В данном реферате будет сделана попытка рассмотреть фундаментальные категории физической реальности, каковыми являются пространство и время.    

       Изучение  механического движения макротел  привело к созданию механики Ньютона. Раскрывая сущность пространства и времени, Ньютон предлагает различать два вида понятий: абсолютные (истинные, материалистические) и относительные (кажущиеся, обыденные) и дает им следующую типологическую характеристику: «Абсолютное, истинное, материалистическое время само по себе и своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью. Относительное, кажущееся, или обыденное, время есть или точная, или изменчивая, постигаемая чувствами внешняя мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как то: час, день, месяц, год...». Абсолютное пространство по своей сущности, не связано с объектами, помещенными в него, и безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным. Относительное пространство есть мера или какая-либо ограниченная подвижная часть, которая определяется нашими чувствами по положению его относительно некоторых тел, и которое в обыденной жизни принимается за пространство неподвижное. Время и пространство составляют как бы вместилища самих себя и всего существующего. При таком понимании абсолютное пространство и время представлялись некоторыми самодовлеющими элементами бытия, существующими вне и независимо от каких-либо материальных процессов, как универсальные условия, в которые помещена материя. У Ньютона абсолютное  пространство и время являются ареной движения физических объектов. Специальная теория относительности, созданная в 1905г. А. Эйнштейном, стала результатом обобщения и синтеза классической механики Галелея-Ньютона и электродинамики Максвелла-Лоренца. “Она описывает законы всех физических процессов при скоростях движения, близких к скорости света, но без учета поля тяготения. При уменьшении скоростей движения она сводится к классической механике, которая, таким образом, оказывается ее частным случаем”. В соответствии со специальной теорией относительности, которая объединяет пространство и время в единый четырехмерный пространственно-временной континуум, пространственно-временные свойства тел зависят от скорости их движения. Пространственные размеры сокращаются в направлении движения при приближении скорости тел к скорости света в вакууме (300 000 км/с), временные процессы замедляются в быстродвижущихся системах, масса тела увеличивается. Движение света принципиально отличается от движения всех других тел, скорость которых меньше скорости света. Скорость этих тел всегда складывается с другими скоростями. В этом смысле скорости относительны: их величина зависит от точки зрения. А скорость света не складывается с другими скоростями, она абсолютна, всегда одна и та же, и, говоря о ней, нам не нужно указывать систему отсчета. Абсолютность скорости света не противоречит принципу относительности и полностью совместима с ним. Постоянство этой скорости-закон природы, а поэтому-именно в соответствии с принципом относительности-он справедлив во всех инерциальных системах отсчета. Скорость света одна и та же во всех телах, движущихся по отношению друг к другу равномерно и  прямолинейно. Свет проходит с  неизменной  скоростью,  приблизительно  равной 300000 км/сек., мимо неподвижного тела, мимо тела, движущегося навстречу свету, мимо тела, которое свет догоняет. Далее Эйнштейн рассматривает относительность  длин и промежутков времени, что приводит его к выводу о том, что понятие   одновременности лишено смысла: "Два события,  одновременные при наблюдении из одной координатной системы, уже не воспринимаются как одновременные при  рассмотрении из системы, движущейся относительно данной". Коренным отличием специальной теории относительности от  предшествующих теорий является признание пространства и времени в качестве   внутренних элементов движения материи, структура которых зависит от природы самого движения, является его функцией.  В подходе Эйнштейна пространству и времени придаются новые свойства: относительность длины и временного промежутка, равноправность пространства и времени. Если бы существовала мгновенная передача импульсов и  вообще сигналов, то  мы  могли бы говорить о двух событиях,  происшедших одновременно, т.е.  отличающихся только пространственными координатами. Связь между событиями была бы физическим прообразом чисто пространственных трехмерных геометрических соотношений. Теория  Эйнштейна исходит из ограниченности и относительности трехмерного, чисто пространственного представления о мире и  вводит более точное пространственно-временное представление. С точки зрения теории относительности в картине мира должны  фигурировать четыре координаты и ей должна соответствовать геометрия.

       “Движение есть сущность времени и пространства”.

       Во-первых, пространство и время - это стороны  движения материи.

       То, что свойства пространства (и времени) в определенных пределах не зависят от отдельных объектов (явлений) еще не означает, что эти свойства вообще не зависят от материи.

       Во-вторых, если бы частицы вещества, образующие тело, обладали только притяжением  или только отталкиванием, тело не могло бы иметь конечной протяженности ( На это указал И.Кант в “докритический” период своего творчества. Это еще раз подтверждает правильность положения, согласно которому ни один объект не может рассматриваться как носитель лишь какого-либо одного вида движения, взаимодействия.). Таким образом, протяженность (основной момент пространства) обусловлена характером движения, взаимодействия частиц материи, именно - единством присущих им отталкивания и притяжения. Ситуация с временем аналогична.

       Поскольку сущность пространства и времени - это  движение, постольку 

       К всеобщим свойствам пространства и  времени как атрибутов материи  прежде всего относятся: объективность, абсолютность (как универсальных  форм бытия материи), необходимая  связь друг с другом и с движением  материи, неисчерпаемость, единство прерывного и непрерывного в структуре (на двух последних моментах далее мы остановимся).

       Одномерность  времени вытекает из его необратимости: преобразование симметрии в n-мерном пространстве эквивалентно преобразованию поворота в n+1-мерном пространстве, поэтому обратимое время было бы двумерным. Что касается необратимости времени, то она связана с несимметричным характером взаимодействий и необратимостью причинно- -следственных связей. Утверждать, что необратимость времени обусловлена необратимостью причинно-следственных связей, нельзя: само различение причины и следствия включает в качестве необходимого признака предшествование причины следствию во времени, т.е. предположение о необратимости времени. Здесь важно учитывать, что в обратимом времени было бы невозможно существование познающего субъекта.

       Поскольку размерность пространства определяется конкретным характером взаимодействия материальных объектов, нет оснований считать трехмерность пространства его универсальным свойством. В условиях, где доминируют взаимодействия, отличные от кулоновых (микро и мегамир), должна отличаться от трех и размерность пространства.

       Очень важна для частнонаучного знания проблема пространственной бесконечности и вечности материального мира. Эта проблема очень сложна. Так, рассмотрение на современном уровне бесконечности пространства требует выделения его метрических и топологических свойств, анализа их обусловленности и так далее. Поскольку абсолютно изолированных объектов не существует (существовать - значит взаимодействовать), постольку всякий материальный объект - это элемент некоторой материальной системы. Но наряду с материей как единой и единственной субстанциальной основой мира вещей не существует ничего, что в каком-либо смысле могло ее ограничивать...

       В  современной науке используются понятия биологического, психологического  и социального пространства и времени. 

       Биологическое пространство  и  время характеризуют особенности  пространственно-временных параметров органической  материи :   биологическое бытие человеческого  индивида, смену  видов растительных  и животных организмах.

       Психологическое пространство и время характеризуют основные  перцептивные структуры пространства и времени, связанные с восприятиями.

       Перцептивные  поля - поля вкусовые, визуальные и т.д. Выявлены неоднородность перцептивного пространства, его асимметрия, а также эффект обратимости времени в бессознательных и транспсихических процессов, состоящий  в одновременном параллельном  проявлении идентичных психических  переживаний у двоих  или нескольких личностей.

       Социальное  пространство  и  время характеризуют особенности протяженности и пространственности  социальных объектов.  Неоднородность структурных связей  в социальных системах определяется распределением социальных  групп и величиной  их социального потенциала, а также локальными  метрическими свойствами объектов. Коммуникативные и интерактивные  взаимодействия  социальных структур  фиксируют особенности параметров времени в ретрансляции  социального опыта и  одновременность  в протекании  социальных  событий.

       Соразмерность – таково древнее значение слова  «симметрия». Античные философы читали симметрию, порядок и определенность сущностью прекрасного. Архитекторы, художники, даже поэты и музыканты с древнейших времен знали законы симметрии. Строго симметрично строятся геометрические орнаменты; в классической архитектуре господствуют прямые линии, углы, круги, равенство колонн, окон, арок, сводов. Конечно симметрия в искусстве не буквальная – мы не увидим на картине человека слева и точно такого же справа. Законы симметрии художественного произведения подразумевают не однообразие форм, а глубокую согласованность элементов. Ассиметрия – другая сторона симметрии, ни природа, ни искусство не терпят точных симметрий . Самая простая из симметрий – однородность и изотропность пространства. Красивое слово «изотропность» означает независимость свойств объектов от направления. Однородность пространства означает, что каждый физический прибор должен работать одинаково в любом месте, если не изменяются окружающие физические условия.

       Понятие симметрии – соразмерности –  относится не только к предметам, но и ко всем физическим явлениям и  законам.

       И так, физические законы должны быть инвариантны  – неизменны – относительно перемещений и поворотов.

       Время – одно из самых загадочных понятий  философии и естествознания. Это  – одно из фундаментальных понятий  научной картины мира. Блаженный  Августин, христианский теолог и церковный деятель (354-430) признавался: пока его никто не спрашивает о том, что такое время, он это понимает, но когда хочет ответить на такой вопрос, попадает в тупик. «Душа моя горит желанием проникнуть в эту необъяснимую для нее тайну» — говорил он. Известно одно неотъемлемое свойство времени – его направленность от прошлого к будущему. При описании любых явлений, с которыми человеку приходится иметь дело, прошлое и будущее играют разные роли . Это справедливо для физики, изучающей макроскопические явления (для микромира, на фундаментальном уровне описания этой направленности времени не существует), биологии, геологии, гуманитарных наук. Почему это именно так и не иначе? Известный физик Эддингтон придумал яркое название «стрела времени». Одной из основных проблем в классической физике долгое время оставалась проблема необратимости реальных процессов в природе. Если снять кинофильм о хаотическом движении одной частицы в некотором замкнутом объеме и показать этот фильм, прокручивая пленку в обратном направлении, то ничего неправдоподобного в поведении частицы не обнаружится. Более того, просто невозможно будет даже определить, в какую сторону прокручивалась пленка. В этом случае говорят, что движение частицы обратимо. Практически ничего не изменится и в случаях, когда просматривается фильм о хаотическом движении двух, трех и вообще любого небольшого числа независимых частиц . Однако когда частиц становится достаточно много, в их совместном поведении проявляется новая закономерность. Если, например, в начале фильма все частицы находились в каком-то определенном месте объема, то в дальнейшем они распределяются по объему более или менее равномерно, и если при демонстрации фильма обнаруживается, что частицы самопроизвольно скапливаются в каком-то месте, можно быть уверенным, что пленка прокручивалась в обратном направлении. Такое поведение, когда состояния системы могут появляться только в определенной последовательности, называется необратимым.

       Почти все реальные процессы в природы  являются необратимыми: это и затухание маятника, и эволюция звезды, и человеческая жизнь. Необратимость процессов в природе как бы задает направление на оси времени от прошлого к будущему. Это свойство времени английский физик и астроном А. Эддингтон образно назвал "стрелой времени". Почему же, несмотря на обратимость поведения одной молекулы, ансамбль из большого числа таких молекул ведет себя существенно необратимо? В чем природа необратимости? Как обосновать необратимость реальных процессов, опираясь на законы механики Ньютона? Эти и другие аналогичные вопросы волновали умы самых великих ученых XVIII - XIX веков. Первоначально с проблемой необратимости столкнулись в области термодинамики, которая занимается тепловыми явлениями в природе. Следует отметить, что вплоть до начала XVIII века считалось, что эти явления обусловлены наличием в телах определенной "жидкости" - теплорода. Этой концепции придерживались многие выдающиеся ученые. Гипотеза теплорода, хорошо объясняла процессы нагревания тел, их теплового расширения, теплообмен, и многие другие явления, она не помешала великому С. Карно заложить основы термодинамики и создать теорию тепловых машин. Именно Карно первым обратил внимание на необратимость тепловых процессов, которая, в частности, проявляется в том, что тепло не может самопроизвольно перетекать от холодного тела к горячему. После отказа от гипотезы теплорода и перехода к молекулярно-кинетической модели тепловых явлений возникла надежда свести теплоту к механике, что на заре классического естествознания являлось конечной целью любой теории. Формально для этого надо было записать уравнения движения (maх = F) и задать начальные состояния каждой молекулы нагретого тела (например, газа). Однако ни решить такую чудовищно большую систему уравнений, ни, самое главное, проанализировать полученное решение, если бы даже это и удалось, оказалось невозможным. А значит и природа необратимого поведения при механическом подходе к этой проблеме не раскрывается.

       Английский  астрофизик Фрейд Хойл высказал мысль  о связи направления времени с направлением процесса увеличение расстояния между галактиками в ходе расширения Вселенной, которое наблюдается в настоящее время. Эту идею поддержал и Эддингтон. Однако расширение Вселенной, о котором свидетельствует т.н. “красное смещение” спектральных линий в излучении удаляющихся друг от друга галактик («разбегания» галактик) не означает расширения в каждом месте, иначе расширялись бы размеры тел, а этого не наблюдается. А поскольку нет этого общего физического влияния, разбегание галактик или расширения Вселенной не может влиять на ход времени в элементарных процессах. Связь с расширением Вселенной может определять только «космологическую шкалу времени». Существует и субъективное восприятие течения времени в результате психологических процессов, которые дают нам “психологическую шкалу времени”. Вопрос о психологическом времени сам по себе очень сложен. Для обычного — «природного» человека в первобытном, доцивилизованном племени время текло то быстро (например, ночью), то медленно (в минуты томительного ожидания) и сосредоточивалось в настоящем (по принципу «здесь и сейчас»). Прошлое при этом было вечным и, в то же время, одномоментным. Мы сохранили много пережитков субъективного восприятия времени. В частности, отмечая юбилейные даты, мы почти отождествляем их с первоначальным событием. У древних такое слияние было в порядке вещей. Известный психолог Эллиот Аронсон считает, что человеческая память является реконструирующей: мы не записываем прошлые события буквально, подобно магнитофону, а воссоздаем воспоминания из фрагментов, заполняя пробелы тем, что, по нашему мнению, должно было быть в тот момент. И эта реконструкция сильно зависит от внешнего мнения — человеку нетрудно внушить, что было в прошлом.

student.zoomru.ru

Смотрите также