Какими свойствами и качествами обладает пространство
В настоящее время исследователи категории пространства рассматривают различные его свойства, условно разделяя их на основные и специфические. Основные пространственные характеристики обнаруживаются на всех уровнях материи и неразрывно связаны с другими ее атрибутами, специфические — проявляются только на определенных уровнях и свойственны лишь некоторым классам материальных систем.
Р. А. Аронов к основным свойствам пространства причисляет метрические (количественные) и топологические (качественные) свойства[1]. Кратко представим топологические свойства пространства (трехмерность, непрерывность, протяженность, структурированность, бесконечность, единство со временем и движением), поскольку они относятся к когнитивным признакам изучаемой категории.
Трехмерность связывает пространство и тело, поскольку соответствует трем основным координатам тела. Три измерения — это тот необходимый и достаточный минимум для осуществления всех возможных взаимодействий материальных объектов, в которых проявляется бесконечность и неисчерпаемость пространства.
Непрерывность проявляется в способе перемещения тел и распространении физических действий через различные поля и 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»[2].
Протяженность связана со структурностью материальных объектов и вызвана их взаимодействием: один объект существует рядом с другим. Поскольку протяженность определяет ту долю пространства, которую занимает объект, непротяженные объекты не могут иметь структуру, внутренние связи и возможности изменяться.
Структурированность пространства предполагает координацию различных пространственных предметов и форм посредством таких топологических понятий, как «окружение», «соседство», «разграничение» и «последовательность».
Бесконечно пространство с точки зрения науки, но поскольку человек не может воспринимать и мысленно представлять себе бесконечную, ничем не ограниченную величину, бытовое его осознание требует некоторых пределов. Поэтому человеком создаются необходимые психологические опоры, границы, позволяющие ему очерчивать, отделять и замыкать пространство вокруг себя.
К специфическим свойствам пространства М. П. Титова относит следующие: «Конкретные пространственные формы и размеры
тел, их положение в пространстве по отношению друг к другу, на-личие у тел внутренней симметрии или асимметрии (молекула живого вещества обладает свойством пространственной асимметрии, которое характерно живому веществу), изотропность (равноправие всех направлений) и неоднородность (неравноправие всех точек, наличие выделенных точек) пространства»[3]. Кроме того, пространство обладает свойствами объективности, поскольку его существование не зависит от сознания и всеобщности, так как формы пространства присущи любым воплощениям материи на всех уровнях ее существования.
В современной науке в связи с все большим разграничением видов деятельности возникает тенденция к дифференциации пространства: «Разные виды деятельности человека формируют свои пространства, а сама человеческая деятельность формирует жизненное пространство как основу человеческого существования»[4]. Человек становится объектом и субъектом различных пространств, в том числе и культурного.
Пространство, объем, границы, размеры, форма, материя, движение, гуманизм, трехмерность, протяженность, структурированность, бесконечность.
- 1. Охарактеризуйте античные представления о пространстве и их выражение в архитектурных формах.
- 2. Каковы средневековые представления о пространстве?
- 3. Какие изменения в представлениях о пространстве произошли в эпоху Возрождения?
- 4. С чем связан процесс новой интерпретации пространства в Новое время и каково его влияние на архитектуру?
- 5. Охарактеризуйте представления о пространстве в немецкой классической философии.
- 6. С чем связано возникновение неклассического понимания пространства?
- 7. Назовите основные свойства пространства.
Специфика дизайна как компонента культурного пространства
Источник
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.
Источник
Продолжение. Начало в О чем спорят физики? Виды механик и свойства их пространств.
Разные дисциплины дают различные определения пространства. Самое простое и в то же время понятное определение называет пространством место, в котором что-либо вмещается, а также расстояние между предметами.
Пространство в математике – это множество некоторых математических, то есть абстрактных, объектов с правилами работы с ними и набором аксиом, которым эти правила должны подчиняться. Понятие “пространство” в математике обычно используется с уточняющим его прилагательным словом.
Пространство в физике (или пространство-время) точного определения до сих пор не имеет. Некоторые вообще считают, что ни пространства, ни времени не существует. Все это выдумки ученых. Но т.к. физика строит свои физические модели используя математику, то и определение “пространства” в ней должно совпадать с математическим. Чаще всего под “физическим пространством”, точнее, ее моделью, подразумеваются евклидовы, римановы, абелевы и другие топологическое метрическое пространства.
Пространство в философии – это фундаментальное (наряду с временем) понятие человеческого мышления. Но соответствует ли этому понятию нечто реально существующее (субстанция) философы не знают.
Классическая механика в качестве математической модели физического пространства использует 3-мерно евклидово пространство. Обратите внимание – в качестве модели. Это пространство имеет три независимых направления. Это, например, ширина, высота и глубина. И, конечно, обратные к ним направления. Является ли это евклидово пространство реальным физическим пространством? Конечно, нет, но на нее хорошо ложатся наши представления о реальном физическом пространстве.
Кроме 3-мерного пространства, в модели физического пространства рассматривается еще одно пространство – время. Считается, что в ней всего одна степень свободы, или одно направление. Вперед в будущее. Обратное направление – назад, в прошлое. Неужели это все? А где здесь то, что существует? В конце концов мы с ами, homo sapiens? Да, с пространством в классической механике это все.
Но не все с физическим пространством. Описание физической реальности на этом не заканчивается. Здесь проявляется то самое, физическое. То самое, что изучает и старается объяснить физика. Кроме пространства, как мы все догадываемся, еще имеется материя. А пространство – всего лишь вместилище для нее. Кстати, в Общей теории относительности Эйнштейна и материя тоже описывается как свойство пространства.
Но в классической механике материя и пространство-время разделены – материя описывается через материальные функции. Опять математика! Никуда от нее не деться. Многим в интернет-форумах так не нравится математика да и физика с ее абстрактными математизированными теориями тоже. Они считают, что все это выдумки ученых,”заговор” с целью “одурманить” народ, и т.д. и т.п. …
Если роль пространства в физике – “вместить” материю, то роль времени в физических моделях – динамическая. А динамика – это изменение. Последовательное изменение состояния материи во времени. И закономерное, а не произвольное. В этом смысл существования. Здесь появляются координаты, скорости, ускорения, силы. А также “материальные точки” с массами, “сплошные среды” с плотностью, физические “силовые поля” с напряженностями и т.д.
Адрес картинки: https://900igr.net/up/datas/180610/013.jpg
Есть два способа описать материю и пространство-время.
Первое – через понятие “материальная точка” и “системы материальных точек”. В этом случае в качестве вмещаемой в пространство материи выступает “материальная точка” с определенной массой ( зарядом, …)., а описание ее состояния во времени, т.е. “динамика”, осуществляется через задание ее координат во времени:
r ⁱ -> r ⁱ (t).(1)
Как вы, надеюсь, догадались, r ⁱ – это координаты, t – это время. Все в школе изучали алгебру, и эта форма записи должна быть понятна. В математической модели конкретные обозначения координат могут быть разными. Например, как множество {x, y, z}, а можно и так: {r¹, r², r³} и расписывать формулу (1) по всем трем координатам, можно в экономной индексной форме – как я записал выше. В четырехмерных физических теориях координате “время” могут присвоить индекс “0”, а само множество координат обозначить как q ⁱ – {q⁰, q¹, q², q³}, что эквивалентно записям {t, x, y, z} или {t, r¹, r², r³}.
Вторая форма предполагает, что в каждой точке пространства существует вещество с определенной плотностью r(r). А описание в динамике предполагает, что плотность меняется во времени:
r(r) -> r(r, t).(2)
Здесь мы подошли непосредственно к первой цели статьи – описанию самого пространства, его свойств. Думаю, многие согласятся, что различные пространства отличаются друг от друга своими свойствами. Кто не согласен, приведу очевидное свойство пространств – ее размерность.
Галилеево пространство
Так вот, пространство классической механики является плоским евклидовым пространством размерности три. Дополнительно к трем пространственным размерностям вводится еще одна координата (или направление) – время. Совместно эти четыре координаты определяют галилеево пространство. Но, конечно, между тремя пространственными и четвертым временным направлениями имеется большая разница. Это видно даже в единицах их измерения – “метры” и “секунды”. Их путать никак нельзя.
Свойства трех пространственных направлений полностью соответствуют тем, что мы знаем из школы и изучали (кто как) на уроках геометрии (планиметрии). Также пользовались этим пространством, только двухмерным, на уроках рисования, черчения. Рисовали на асфальте. Не буду расписывать все его свойства. Но основные – это 1) свойство однородности, 2) изотропности 3) симметричность относительно инверсия координат (зеркальной симметрии). Первое свойство в применении к модели реального пространства означает, что законы физики одни и те же во всех уголках нашей Вселенной. Второе свойство означает, что свойства пространства не зависят от направления (ориентации). Третье свойство означает, что законы физики не изменятся также при зеркальном отражении пространства.
Точно такими же свойствами обладает и временное направление. Первое – законы физики одни и те же во Вселенной в прошлом, настоящем и будущем. Второе и третье свойства означают , что свойства пространства не зависят от направления “прошлое” или “будущее”. Это свойство называется “обратимостью”.
Но здесь есть некоторая сложность. Если в пространстве непрерывным поворотом системы координат разные направления можно совместить: r -> -r, то здесь нет непрерывного отображения t -> -t. В применении к реальности у этого свойства есть ограничения.
Замечание. В классической механике (физике) они определяются законом сложных систем и больших чисел, а в современной квантовой физике существует фундаментальное ограничение на применение этого закона даже для простых и единичных систем.
Еще одно, фундаментальное свойство физической реальности, а не просто галилеева пространства – движение материи во времени и пространстве происходит в соответствии с точными законами. Это означает, что если, зафиксировав состояние материи в любой момент, можно проследить ее истории как в будущем, так и в прошлом с абсолютной точностью. Термином, обозначающим это свойство, является слово “детерминизм”.
Еще одно свойство относится к объединенному четырехмерному пространству-времени (и это свойство каким то образом может оправдывать использование четырехмерных моделей пространства-времени с четырьмя равноправными координатами. Но к классической механике это можно отнести с большим трудом). А именно, оно формулируется так: “Все инерциальные системы отсчета равноправны”. Инерциальными системами отсчета (или ИСО) называются системы отсчета, движущиеся друг относительно друга прямолинейно и равномерно.
Равноправность означает, что в природе нет выделенных систем отсчета и законы природы выполняются одинаково во всех ИСО – и движущихся, и не движущихся. Точнее, невозможно даже определить, в каком состоянии – состоянии движения или покоя – находится конкретная ИСО. Можно определить только их взаимное движение.
Преобразования галилеева пространства
В математической модели такие галилеевы системы отсчета получаются с помощью так называемых галилеевых преобразований координат:
t’ = kt – t₀ ,
r’ = wg(r – r₀) – vt.(3)
Здесь t₀ – смещение временной координаты (однородность времени),
r₀ – смещение пространственной координаты (однородность пространства),
w – функция поворота координатных осей (изотропность пространства).
Изотропность пространства и времени формулируется через коэффициент k = ±1 в уравнениях (3).
Если хотите узнать, что обозначает слово или словосочетание, в ОПЕРЕ выделите это слово(сочетание), нажмите правую клавишу мыши и выберите “Искать в …”, далее – “Yandex”. Все! О-ля-ля!
Если вам понравилась статья, то поставьте “лайк” и подпишитесь на канал! Этим вы поможете каналу.
Ссылка на мою статью Как написать формулы в статье на Дзен?
Мои странички на Дзен: https://zen.yandex.ru/id/5e036c95fc69ab00aecfe6e9
Источник
Пространство — одна из фундаментальных категорий мышления. Эта категория — не столько результат процесса познания мира, сколько условие возможности всякого познания. В том числе — отношений человека с окружающим миром и его места в нем.
Individuum Mechanicus и его конец
Понятие пространства в том или ином его понимании служит базовым элементом любой картины мира. В течение нескольких веков в науке господствовала картина, нарисованная, главным образом, Исааком Ньютоном. Пространство великий англичанин понимал как своего рода огромное хранилище, заполненное вещами. Его свойства не зависят от помещенных в него вещей, и оно останется точно таким же и после того, как все разнообразное содержание мира исчезнет, — однородным и универсальным. В такой картине мира ни вещи, ни человек не имеют с пространством особой связи и не влияют на его параметры.
Часто говорят об идеологической нагруженности подобных воззрений: в эпоху зарождения капитализма стояла задача создать нового человека, не привязанного ни к какому месту и свободно перемещающегося туда, где возникла производственная необходимость в «человеческом ресурсе». Кроме того, человека нужно было оторвать от институций предшествующего, средневекового общества — общины, цеха, рода. Новый человек — это настоящий индивид, отдельный, или отделенный от любого органического целого, и составляющий новое механическое целое — капиталистическую систему, огромную машину, собранную из мелких взаимозаменяемых винтиков. Не случайно, видимо, в это же время возродилась античная атомистическая теория: греческое слово атом — «неделимый» — переводится на латынь именно как «индивид».
Человек Нового времени — винтик гигантской экономической машины
Такая картина мира господствовала все Новое время, и до сих пор в школьных учебниках физики встречается ньютонианская трактовка категорий пространства и времени. Однако в современной науке картина мира уже несколько иная. Во-первых, пространство и время теперь существуют не сами по себе, они объединены в континуум, в котором время — лишь одна из координат. А пространство перестало пониматься как однородное в любой своей точке, потому что его параметры задаются свойствами вещей и характером взаимодействия между ними. Скажем, то пространство-время, что присуще нашей Земле, существенно отличается от того, что можно зафиксировать в дальних галактиках и вблизи огромных астрономических объектов. Это означает, что пространство и время теперь — это не внешние условия существования природных и социальных систем, а их внутренние меры, задаваемые характеристиками этих систем. То есть пространство не независимо от вещей, оно формируется способом их существования, или со-бытия.
Континуум как сумма усилий
Все это кажется чем-то сложным, абстрактным и далеким от нужд и забот обычного человека. Но не спешите делать выводы. На самом деле человеку всегда был свойственен примерно тот взгляд на вещи, который постулируют современные наука и философия. И даже многовековые усилия классической физики не смогли сокрушить его интуитивный взгляд на реальность. Дело в том, что человеку присуще ценностное выделение тех или иных точек пространства, и никогда то место, где он, например, родился, и произвольная точка на другом конце планеты не будут обладать одинаковой ценностью. В человеческом измерении, в отличие от измерения машин и приборов, родное или чем-то полюбившееся пространство всегда имеет выделенный, особый статус, обладает специфическими характеристиками, связанными с пребыванием человека в нем. Любовь — главная причина искажения обезличенной «объективности» однородного пространства.
Внес человек корректировки, кстати говоря, и в объективистское понимание времени: каждый из нас знает, что разные временные отрезки субъективно могут восприниматься совершенно по-разному. И часто это связано именно с пребыванием в том или ином ценностно выделенном пространстве. Например, нахождение на нелюбимой работе или в увлекательном путешествии просто не может не задавать разную шкалу восприятия, сжимая время или растягивая. Итак, время теперь зависит от характера и интенсивности взаимодействия человека с элементами окружающего пространства. Количество мер в многомерном континууме зависит, в том числе, и от нас.
Физика XX века изменила представления о пространстве и времени
Это влечет несколько важных выводов. Прежде всего, зависимость пространства от человеческой деятельности накладывает на человека ответственность. Это раньше можно было считать себя лишь случайным элементом объективно существующего пространственного хранилища, которое останется таким же и без тебя. А теперь пространство — это фактически совокупность человеческих усилий, направленных на его воспроизводство во времени. Если что-то перестает длиться, оно теряет и пространственное измерение, ибо континуум схлопывается.
Новый предел однородности
Есть и другое интересное следствие, но уже глобального характера. В свое время много говорили о процессе глобализации. Фактически этот процесс можно представить как создание однородного пространства во всемирном масштабе с синхронно идущим социальным временем. Различия между регионами мира, связанные с их нахождением на разных этапах исторического прогресса, продуцировали пространственно-временную неоднородность мира. А глобализация, словно по заветам Ньютона, в числе своих целей имела сглаживание различий и, как следствие, творение всемирной универсальности — одинаковости каждой точки пространства. В случае успеха этого замысла человек точно бы потерял способность к ценностному выделению того или иного места мира, став мировым кочевником, обреченно бредущим за средствами к существованию.
Однако ныне об успехах глобализации говорят мало, но все чаще и чаще — о ее конце. Вновь создание однородного пространства терпит неудачу, хотя частичная реализация целей глобализации в предыдущие десятилетия кажется очевидной. Но сейчас мир снова распадается на регионы, сферы, блоки, а основными границами разломов выступают культурные предпочтения и ориентации. То есть и культуры общей не получилось, не только экономики и политики. Характерно, кстати, что в числе инициаторов регионализации — те, кто считался ответственными и за глобализацию — элиты западного мира. Ведь что такое, например, активно накладываемые на нашу страну санкции, превратившиеся в распространенный инструмент международной политики? Это попытка создания выделенных областей мирового пространства, в которых за счет частичной изоляции от остального мира иные пространственные характеристики и даже иное течение социального времени. Страны, на которые накладываются санкции, должны стать своего рода зонами отчуждения, выключенными из истории человечества. Ни о какой однородности пространства и времени в мировом масштабе речи теперь не идет.
Санкционная война как завершение глобальной однородности
И здесь у нас как у жителей такой страны обязан возникнуть вопрос: а что же нам делать? Согласиться с тем, что нам навязали какие-то особые параметры пространства и времени и остановить свое движение, вывалившись в небытие? Или считать, что наша «особость» — это не проклятье и не приговор, а шанс? Пусть у нас иной пространственно-временной континуум, чем у Запада, но кто сказал, что он хуже и менее привлекателен? Ведь, повторим снова, его характеристики зависят от способов взаимодействия элементов, то есть от нас с вами и нашей готовности нести ответственность за собственную судьбу. Наше особое пространство существует уже очень давно, и пока найдутся те, кто своими усилиями готов длить его во времени и впредь, этот специфический российский «континуум», являющийся для нас безусловной ценностью, не схлопнется никогда.
Источник