Физическая картина мира
пытались истолковать их как указывающие на
реальное сокращение размеров всех тел, включая и Землю, в направлении
движения под действием возникающих при этом электромагнитных сил.
Создатель электронной теории материи X. Лоренц вывел математические
уравнения (преобразования Лоренца) для вычисления реальных сокращений
движущихся тел и промежутков времени между событиями, происходящими на них,
в зависимости от скорости движения.
Как показал позднее Эйнштейн, в преобразованиях Лоренца отражаются не
реальные изменения размеров тел при движении (что можно представить лишь в
абсолютном пространстве), а изменения результата измерения в зависимости от
движения системы отсчета.
Таким образом, относительными оказывались и "длина", и "промежуток
времени" между событиями, и даже "одновременность" событий. Иначе говоря,
не только всякое движение, но и пространство, и время.
3. Свойства пространства и времени
Какие же основные свойства пространства и времени мы можем указать?
Прежде всего пространство и время объективны и реальны, т. е. существуют
независимо от сознания людей и познания ими этой объективной реальности.
Человек все более и более углубляет свои знания о ней. Однако в истории
науки и философии существовал и другой взгляд на пространство и время — как
только субъективных всеобщих форм нашего созерцания.
Согласно этой точке зрения, пространство и время не присущи самим
вещам, а зависят от познающего субъекта. В данном случае преувеличивается
относительность нашего знания на каждом историческом этапе его развития.
Эта точка зрения отстаивается сторонниками философии И. Канта.
Пространство и время являются также универсальными, всеобщими формами
бытия материи. Нет явлений, событий, предметов, которые существовали бы вне
пространства или вне времени. У Гегеля высшей реальностью является
абсолютная идея, или абсолютный дух, который существует вне пространства и
вне времени. Только производная от абсолютной идеи природа развертывается в
пространстве.
Важным свойством пространства является его трехмерность. Положение
любого предмета может быть точно определено только с помощью трех
независимых величин — координат. В прямоугольной декартовой системе
координат это — X, У, Z., называемые длиной, шириной и высотой. В
сферической системе координат — радиус-вектор r и углы a и b (3. В
цилиндрической системе — высота г, радиус-вектор и угол а.
В науке используется понятие многомерного пространства (и-мерного).
Это понятие математической абстракции играет важную роль. К реальному
пространству оно не имеет отношения. Каждая координата, например, 6-мерного
пространства может указывать на какое-то любое свойство рассматриваемой
физической реальности: температуру, плотность, скорость, массу и т. д. В
последнее время была выдвинута гипотеза о реальных 11 измерениях в области
микромира в первые моменты рождения нашей Вселенной: 10 — пространственных
и одно — временное. Затем из них возникает 4-мерный континуум (с лат. —
непрерывное, сплошное).
В отличие от пространства, в каждую точку которого можно снова и снова
возвращаться (и в этом отношении оно является как бы обратимым), время —
необратимо и одномерно. Оно течет из прошлого через настоящее к будущему.
Нельзя возвратиться назад в какую-либо точку времени, но нельзя и
перескочить через какой-либо временной промежуток в будущее. Отсюда
следует, что время составляет как бы рамки для причинно-следственных
связей. Некоторые утверждают, что необратимость времени и его
направленность определяются причинной связью, так как причина всегда
предшествует следствию. Однако очевидно, что понятие предшествования уже
предполагает время. Более прав поэтому Г. Рейхенбах, который пишет: "Не
только временной порядок, но и объединенный пространственно-временной
порядок раскрываются как упорядочивающая схема, управляющая причинными
цепями, и, таким образом, как выражение каузальной структуры вселенной".
Необратимость времени в макроскопических процессах находит свое
воплощение в законе возрастания энтропии. В обратимых процессах энтропия
(мера внутренней неупорядоченности системы) остается постоянной, в
необратимых — возрастает. Реальные же процессы всегда необратимы. В
замкнутой системе максимально возможная энтропия соответствует наступлению
в ней теплового равновесия: разности температур в отдельных частях системы
исчезают и макроскопические процессы становятся невозможными. Вся присущая
системе энергия превращается в энергию неупорядоченного, хаотического
движения микрочастиц, и обратный переход тепла в работу невозможен.
Писатель-фантаст Р. Брэдбери в одной из своих повестей иллюстрирует
свойство необратимости и однонаправленности времени на примере
эксперимента, который, якобы, проводят существа, обитающие в четвертом
измерении, над землянами. Они ставят над небольшим городком колпак,
представляющий собой слой воздуха, в котором время на одну секунду отстает
от течения времени в городке. Машины, идущие в город или из города,
самолеты, взлетающие в воздух, обнаруживают вдруг невидимое препятствие и
вынуждены возвращаться обратно. И в самом деле, невозможно вернуться во
времени на любую долю секунды, и этот колпак является самым прочным
препятствием для тех, кто мог бы проникнуть в город или выйти из него.
Пространство обладает свойством однородности и изотропности, а время —
однородности. Однородность пространства заключается в равноправии всех его
точек, а изотропность — в равноправии всех направлений. Во времени все
точки равноправны, не существует преимущественной точки отсчета, любую
можно принимать за начальную.
Указанные свойства пространства и времени связаны с главными законами
физики — законами сохранения. Если свойства системы не меняются от
преобразования переменных, то ей соответствует определенный закон
сохранения. Это — одно из существенных выражений симметрии в мире.
Симметрии относительно сдвига времени (однородности времени) соответствует
закон сохранения энергии; симметрии относительно пространственного сдвига
(однородности пространства) — закон сохранения импульса; симметрии по
отношению поворота координатных осей (изотропности пространства) — закон
сохранения момента импульса, или углового момента. Из этих свойств вытекает
и независимость пространственно-временного интервала, его инвариантность и
абсолютность по отношению ко всем системам отсчета.
В современной науке используются также 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
организмов.
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 процессах.
Существует также синхронизм психических 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.
4. Системный подход при изучении
физической картины мира
В основе системного подхода к изучению физической картины мира лежит
необходимость человечества четко структурировать свои познания об
окружающем мире. Человеку всегда было свойственно задаваться вопросом об
устройстве всего сущего. Наиболее понятный и четкий в определениях всего
окружающего подход нужен был человечеству. И оно придумало систематизацию и
разбиение на структуры всего, что его окружало. Системный подход позволил
человечеству разбить все многообразие явлений на определенные классы,
различные сообщества - на системы. Он позволил говорить о системе
человеческих взаимоотношений, системе налогообложения, системе питания в
животном мире и т.д. Причем, говоря о какой-то системе, человек находил
особые законы, которым следует эта система.
Соединение методов системного анализа с другими науками, теорией информации
(обмен информацией между системами), векторным анализом в многомерном
пространстве состояния и синергетикой открывает в этой области новые
возможности. При исследовании любого объекта или явления необходим
системный подход, что включает следующие основные этапы работы:
1. Выделение объекта исследования от общей массы явлений. Очертание
контур, пределов системы, его основных частей
| |  скачать работу |
Физическая картина мира |
