Какими свойствами характеризуется пространство

Пространство и время являются универсальными, всеобщими формами бытия материи. Нет явлений, событий, предметов, которые существовали бы вне пространства или вне времени.

Обычно выделяют всеобщие, общие и специфические свойства простран­ства и времени.

Всеобщие свойства пространства и времени: объективность и независимость от человеческого сознания; универсальность – проявляется на всех структурных уровнях ма­терии; неразрывная связь друг с другом и с движущейся материей; бесконечность – нет места, где пространство и время отсутствовали бы.

Общие свойства пространства: протяженность – существование и связь различных элементов; единство прерывности и непрерывности. Непрерывность означает от­сутствие каких-либо «разрывов» в пространстве. Прерывность проявляется в раздельном существовании материальных объектов. Их единство – это характер перемещений тел от точки к точке; трехмерность – пространство трех измерений.

Общие свойства времени:длительность – последовательность смены состояний; необратимость – однонаправленность от прошлого к буду­щему; неповторяемость – невозможность повторения прошлых событий; одномерность – линейная последовательность событий, связанных друг с другом.

Специфические свойства пространства:конкретные формы и размеры тел; наличие у них внутренней симметрии или асимметрии; изотропность и неоднородность пространства. Изотропность означает отсутствие выделенных направлений (верх, низ и др.). Неоднородность озна­чает различные значения кривизны в зависимости от распределения тяго­теющих масс.

Специфические свойства времени:конкретная длительность существования систем; скорость протекания процессов.

В современной науке используется также понятие биологического и социального пространства и времени.

Специфическими пространственно-временными свойствами в биологических системах являются: асимметрия расположения атомов в молекулах белка и нуклеиновых кислот, собственные временные ритмы и темпы изменения внутриорганизменных и надорганизменных биосистем, взаимосвязь и синхронизация ритмов друг с другом, а также с вращением Земли вокруг своей оси и сменой времен года.

Социальное пространство и время характеризуют особенности протяженности и пространственности социальных объектов.

Социальное время характеризует длительность, пос­ледователь-ность этапов материальной и духовной дея­тельности человека. Главным фактором, определяющим ход социального времени, является деятельность челове­ка, направленная на преобразование среды и самого себя. Все известные единицы кален­дарного времени – секунды, минуты, часы, дни – могут быть достаточно точно измерены.

Совсем другое дело – исчисление длительности соци­альных процессов – это эпоха, эра, сессия, сезон, семестр и т. п. Все они не могут быть не только определены, но не образуют соотношений между собой. Размышляет так и Плиний Старший, римский писатель и ученый, автор афоризма«Не считать надо дни, а взвешивать». Очевидно, что значимые для человека и общества характеристики длительности должны стать компонентами социального времени.

С социальным временем связано и личное время человека. Можно встретить два типа людей, которые по-разному относятся к своему личному времени: одни им вполне самостоятельно распоряжаются, другие не зна­ют, как его провести, чем заполнить. Личностное вре­мя используется непосредственно при определении мно­гих ценностей человеческой жизни и, прежде всего, его деятельности. Леонардо да Винчи считал удавшейся не­зависимо от ее длительности всякую жизнь, прожитую хорошо и достойно.

Личностному времени присуще чувство ритма, так, например, в жизни каждого человека устанавливается оп­ределенная последовательность событий: детство, юность, получение образования, начало творческой деятельнос­ти, вступление в брак, рождение детей и т. д. Такая пос­ледовательность выражает ритмическую организацию индивидуальной жизни, но не всякая последовательность носит ритмический характер. Несовпадение важнейших этапов социальной зрелости человека с его календар­ным возрастом или общепринятым ритмом организа­ции общественной жизни является проявлением арит­мии личностного времени.

Необходимо отметить сложность и неоднозначность пространственно-временных отношений на уровне от­дельного человека. Личностные время и пространство обусловлены особенностями восприятия самого челове­ка. Именно с ними приходится соизмерять свои поступ­ки, строить планы. Научный подход в этом вопросе не­обходим для более целостного видения мира.

Во всех перечисленных и других системах проявляются всеобщие свойства пространства и времени.

Выводы:

– Фундамент СТО составляют два постулата.

– СТО изменила представление о характере взаимодействий. Скорость передачи взаимодействия не может превышать скорость света в вакууме.

– Релятивистские эффекты пространства и времени не иллюзорны, а действительны.

– Согласно ОТО, тяготение – это не что иное, как искривленность пространственно-временного континуума.

Движением в механике называют изменения положения тела в пространстве с течением времени.

Пространство и время бессмысленно рассматривать в отдельности от материального мира.

Пространство отражает порядок сосуществования объектов мира. Время показывает последовательность перемены явлений. Нет процессов в природе, которые происходили бы вне времени и вне пространства.

Пространство и время являются формами существования материи. Пространство и время имеют тесную и неразрывную связь. Мир, в котором мы живем, является четырехмерным:

• Три измерения в нашем мире – относят к пространству.
• Одно измерения связывают со временем.

Относительность движения

Тела могут перемещаться в пространстве, то есть осуществлять механическое движение. Высказывание о том, что два разных события, произошедшие не одновременно, состоялись в одном месте, лишено смысла, до момента указания системы отсчета, в которой эти события рассмотрены.

Перемещение в пространстве обладает строго определённым содержанием, если указаны тела, по отношению к которым происходит движение рассматриваемого объекта.

Любое движение относительно так формулируется одно из фундаментальных свойств природы.

В этой связи для описания перемещения тел в пространстве вводят понятие системы отсчета. Система отсчета включает:

• тело отсчета, с целью фиксирования положения исследуемого объекта;
• процесс, являющийся эталоном, для фиксирования времени. Эталонный процесс фиксации времени реализуют при помощи часов. Часы используют для того, чтобы отмечать временные моменты, которые отвечают положениям перемещающегося тела в некоторые моменты.

Самым простым и часто применяемым примером системы координат, является прямоугольная декартова система координат. Декартова система координат составлена тройкой взаимно нормальных плоскостей, которые жестко связаны с телом отсчета.

Точку пересечения этих плоскостей называют началом координат, линии пересечения плоскостей дают координатные оси.

Координатами точки является тройка расстояний от начала координат до координатных плоскостей.

При решении задач применяют систему координат, которая позволяет максимально упростить процедуру работы задачей.

К наиболее востребованным системам координат относят:

• декартову систему координат;
• цилиндрическую систему координат;
• сферическую систему координат.

Абсолютность и относительность длин и промежутков времени

Нерелятивистская физика считает длины тел и промежутки времени абсолютными. В таком случае:

• Можно считать события одновременными не отмечая системы отсчета, где данные события рассматриваются.
• Стоит рассматривать длину тела, не обращая внимания на состояние его движения или покоя в системе отсчета.

Если исследуются медленные (в сравнении со скоростью света в вакууме) движения, то релятивистские эффекты можно не учитывать. Но существуют разделы физических исследований, где без учета данных эффектов не обойтись, например, ядерная физика.

В специальной теории относительности (СТО), которая была создана Эйнштейном, одновременность событий, разделенных в пространстве, является относительной. Это означает, что пара событий, происходящих одновременно в одной системе отсчета, могут быть не одновременными в другой системе отсчёта, перемещающейся по отношению к первой.

Длина тела в теории Эйнштейна, тоже является относительной, поскольку связана с системой, в которой происходит измерение. СТО показывает, что следует отметить разницу между длиной стержня, который находится в покое ($l_0$) и длиной стержня, движущегося относительно системы отсчета ($l$)

$l_0 ne l$.

Длины $l_0$ и $l$ равны в случае движений с небольшими скоростями.

Так, в общем случае следует считать, что промежутки времени и длины отрезков являются относительными.

Свойства пространства

Сформулируем свойства пространства, которые можно считать основными:

1. Исследуемое нами пространство является однородным. Это означает, что в нем нет точек с разными свойствами. Если произвести параллельный перенос системы отсчета, то рассматриваемые в ней законы физики не будут изменяться.
2. Пространство изотропно. В пространстве нет выделенных направлений. При повороте системы отсчета на произвольный угол законы природы не изменятся.
3. Пространство обладает свойством непрерывности. Между даже самыми близкими точками пространства всегда имеется третья точка.
4. В нашем мире пространство является трехмерным. Положение точки однозначно описывают три действительных числа (координаты).

Математической формулировкой свойств пространства является система понятий геометрии и их связей. Формирование «простейшей» эвклидовой геометрии было выполнено 2,5 тыс. лет тому назад. Следующий шаг в описании соотношения пространства и материальных тел сделан в неевклидовой геометрии. Лобачевский, например, считал, что пространство не существует отдельно от человека в том смысле, что в природе познается только движение. Все остальные понятия, в том числе геометрические – это порождение ума человека, взяты из свойств движения.

Свойства времени

К основным свойствам времени относят:

1. Временную однородность. Если рассматривать два события, которые проходят при одинаковых условиях, но в разное время, то они будут происходить одинаково.
2. Непрерывность времени означает то, что если имеются два момента времени, и они очень близки, то всегда между ними можно найти еще момент времени.
3. В настоящее время считают, что время течет в одном направлении от настоящего в будущее.

Свойства пространства и времени являются определяющими в характере законов физики. Так, например, законы сохранения энергии и импульса основаны на симметрии времени, которая исходит из его однородности и симметрии пространства (основы однородность и изотропность пространства).

Основной второго начала термодинамики является временная необратимость.

Пространство:

Трёхмерность обнаруживается на всех известных структурных уровнях и органически связана со структурностью систем и их движением. Три измерения являются тем необходимым и достаточным минимумом, в рамках которого могут осуществляться все типы взаимодействий материальных объектов.

Непрерывность, связность пространства проявляется в характере перемещения тел от точки к точке и распространении физических воздействий через различные поля. Непрерывность означает отсутствие в пространстве каких-либо «разрывов». Вместе с тем пространству свойственна относительная прерывность, проявляющаяся в раздельном существовании материальных объектов и систем, имеющих определенные размеры и границы, в существовании многообразных структурных уровней материи с различными пространственными отношениями

Протяжённость – , существование и связь различных элементов (точек, отрезков, объёмов и др.), возможность прибавления к каждому данному элементу некоторого следующего элемента либо возможность уменьшения числа элементов. Непротяжённые объекты не обладали бы структурой, внутренними связями и способностями к изменениям, из них не могли бы образовываться никакие системы.

Структурированность пространства предполагает координацию между различными пространственными предметами и конфигурациями, такие топологические понятия как «соседство», «разграничение», «окружение» и «последовательность.

ВРЕМЯ

Длительность — это последовательность сменяющих друг друга моментов или состояний. Она предполагает возникновение за каждым данным интервалом последующих. Все структурные элементы материального мира находятся в непрерывном развитии и движении, т.е. являются процессами, имеющими свои этапы. Эти этапы и характеризуются длительностью. В теоретическом аспекте длительность предполагает возможность прибавления к каждому моменту времени другого, а также возможность деления любого отрезка времени на более мелкие интервалы.

Прерывность и непрерывность времени.

Длительность бытия объектов во времени выступает как единство прерывного и непрерывного. Предшествующие состояния непрерывно переходят в последующие. Прежде чем какое-то явление произойдет в будущем, должны осуществиться все предшествующие ему изменения, которые его вызывают.

Вечность времени. Вечность времени вытекает из незыблемости законов сохранения материи и ее атрибутов, а также из закона причинности. Вечность времени означает бесконечную последовательность любых интервалов бытия в прошлом и будущем: столетий, тысячелетий и т.д. Вечность присуща лишь материи в целом, конечность проявляется в том, что любой конкретный предмет или система существует конечный промежуток времени, т.е. ограниченное время, и является преходящим.

Необратимость времени. Всеобщим свойством времени, а точнее, временных отношений в материальных системах, является необратимость времени, означающая однонаправленное изменение от прошлого к будущему. Прошлое порождает настоящее и будущее и переходит в них

Одномерность времени, проявляющуюся в линейной последовательности событий, генетически связанных между собой. Если бы время имело не одно, а несколько, например, два или три измерения, то это означало бы, что параллельно нашему миру существуют аналогичные и никак не связанные с ним миры-двойники, в которых те же самые события разворачивались бы в одинаковой последовательности, а для каждого человека должны бы были существовать двойники в каждом из параллельных миров.

Проекции времени на сознание человекА – Время не есть чистое бытие, но именно оно создает проекции на человеческое сознание тех изменений, которые происходят в телесном мире и составляют суть бытия каждого человека.

Движение и развитие. Основные формы движения материи.

Движение- любое изменение вообще, начиная с пространственного перемещения предметов и заканчивая человеческим мышлением. Движение есть атрибут материи, неотъемлемое свойство любого материального объекта. Не существует материи без движения как и наоборот. Движение- абстракция, отвлеченное нашим сознанием от реальных материальных предметов свойство изменять свои параметры. Поэтому движение в «чистом виде» существует только в мышлении, в реальности же существует только движущиеся материальные объекты. Не может быть абсолютно неподвижного материального объекта. Покой- противоположно движению (отсутствие движения).Любой движущийся предмет до определен. времени сохраняет свою качественную определенность, стабильность внутренней структуры, т.е некоторое постоянство, неизменность. Это непременное условие существования любой вещи. Т.о. -движение и покой диалектически противоречивые свойства материального объекта. Развитие- необратимое качественное изменение .Оно бывает прогрессивным – проистекающим с нарастанием сложности и упорядоченности объекта и регрессивным – деградация объекта, его распад, гибель.

Энгельс выделил 5 основных форм движения

1. Механическое движение – пространственное перемещение объектов, но, нужно отметить сегодня, – не любое, а лишь характеризующееся наличием траектории, – распространение в пространстве полей, например, – это не механический процесс. “В механике, – писал Ф. Энгельс, – мы не встречаем никаких качеств”. Но уже в физике любое изменение – это переход количества в качество.

2. Физическая – теплота, электромагнетизм, гравитация…

3. Химическая – превращение атомов и молекул, связанное с перестройкой электронных оболочек атомов (но не их ядер). Химическая форма движения материи имеет дело с образованием и разрушением молекул вещества.

4. Биологическая – специфические для живого процессы

5. Социальная

Все эти формы движения взаимосвязаны между собой и более простые входят в более сложные, образуя качественно иную форму движения. Каждая из этих форм включает в себя бесконечное множество видов движения. Даже, по Энгельсу, простейшая механическая включает в себя такие виды движения, как равномерно-прямолинейное, равномерно-ускоренное (замедленное), криволинейное, хаотическое и др.

Наиболее сложной формой движения является социальная, т. к. материальный носитель есть самый сложный вид материи – социальный. Эта форма движения включает и изменения, происходящие в организме отдельного человека. Так, сердце человека – это механическая двигатель, обеспечивающий движение крови в сосудах. Но это не чисто механический двигатель. Его деятельность регулируется механизмами высшей нервной деятельности человека. А жизнедеятельность организма – условие участия человека в труде, в общественной жизни. Сюда входят изменения социальных групп, слоев, классов, этнические изменения, демографические процессы, развитие производительных сил и производственных отношений и другие изменения, определяемые законами движения на социальном уровне материи.

Следует подчеркнуть, что различные формы движения способны переходить друг в друга в соответствии с законами сохранения материи и движения. Это есть проявление свойства неуничтожимости и несотворимости материи и движения. Мерой движения материи является энергия, мерой покоя, инертности – масса.