Что такое время и пространство определение
ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ
Полезное
Смотреть что такое «ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ» в других словарях:
ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ — категории, обозначающие осн. формы существования материи. Пр во (П.) выражает порядок сосуществования отд. объектов, время (В.) порядок смены явлений. П. и в. осн. понятия всех разделов физики. Они играют гл. роль на эмпирич. уровне физ. познания … Физическая энциклопедия
ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ — физ. и философские категории, обозначающие основные формы существования (см.). В мире нет материи, не обладающей пространственно временными свойствами, а пространство и (см.) не существуют сами по себе, т. е. вне материи или независимо от неё.… … Большая политехническая энциклопедия
ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ — ПРОСТРАНСТВО И время, философские категории. Пространство форма существования материальных объектов и процессов (характеризует структурность и протяженность материальных систем); время форма последовательной смены состояний объектов и процессов… … Современная энциклопедия
ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ — философские категории. Пространство форма сосуществования материальных объектов и процессов (характеризует структурность и протяженность материальных систем); время форма и последовательные смены состояний объектов и процессов (характеризует… … Большой Энциклопедический словарь
ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ — ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ, философские категории. Пространство форма сосуществования материальных объектов и процессов (характеризует структурность и протяженность материальных систем); время форма и последовательные смены состояний объектов и… … Энциклопедический словарь
Пространство и время — ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ, философские категории. Пространство форма существования материальных объектов и процессов (характеризует структурность и протяженность материальных систем); время форма последовательной смены состояний объектов и процессов… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Пространство и время — всеобщие формы существования материи (См. Материя). П. и в. не существуют вне материи и независимо от неё. Пространственными характеристиками являются положения относительно др. тел (координаты тел), расстояния между ними, углы… … Большая советская энциклопедия
ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ — см. ПРОСТРАНСТВО … Новейший философский словарь
пространство и время — см. вселенная … Китайская философия. Энциклопедический словарь.
Пространство и Время (Доктор Кто) — Пространство, Время Space, Time Серия «Доктора Кто» … Википедия
Пространство-время
Математическая формулировка
Космология
| Фундаментальные принципы |
|---|
| Специальная теория относительности · Пространство-время · Принцип эквивалентности · Мировая линия · Псевдориманова геометрия |
| Явления |
|---|
| Задача Кеплера в ОТО · Гравитационное линзирование · Гравитационные волны · Увлечение инерциальных систем отсчёта · Расхождение геодезических · Горизонт событий · Гравитационная сингулярность · Чёрная дыра |
| Уравнения |
|---|
| Уравнения Эйнштейна · Линеаризованная ОТО · Постньютоновский формализм |
| Развитие теории |
|---|
| Параметризованный постньютоновский формализм · Теории типа Калуцы — Клейна · Квантовая гравитация · Альтернативные теории |
| Решения |
|---|
| Шварцшильда · Райсснера — Нордстрёма · Керра · Керра — Ньюмена · Гёделя · Казнера · Фридмана — Леметра — Робертсона — Уолкера Приближённые решения: Постньютоновский формализм · Ковариантная теория возмущений · Численная относительность |
| Журналы |
|---|
| General Relativity and Gravitation · Classical and Quantum Gravity · Гравитация и космология · Living Reviews in Relativity |
| Известные учёные |
|---|
| Эйнштейн · Минковский · Шварцшильд · Леметр · Эддингтон · Фридман · Робертсон · Фок · Керр · Чандрасекар · Пенроуз Хокинг и другие… |
Простра́нство-вре́мя (простра́нственно-временно́й конти́нуум) — физическая модель, дополняющая пространство равноправным [1] временны́м измерением и таким образом создающая теоретико-физическую конструкцию, которая называется пространственно-временным континуумом.
В соответствии с теорией относительности, Вселенная имеет три пространственных измерения и одно временное измерение, и все четыре измерения органически связаны в единое целое, являясь почти равноправными и в определенных рамках (см. примечания ниже) способными переходить друг в друга при смене наблюдателем системы отсчёта.
В рамках общей теории относительности пространство-время имеет и единую динамическую природу, а его взаимодействие со всеми остальными физическими объектами (телами, полями) и есть гравитация. Таким образом, теория гравитации в рамках ОТО и других метрических теорий гравитации есть теория пространства-времени, полагаемого не плоским, а способным динамически менять свою кривизну.
Пространство-время непрерывно и с математической точки зрения представляет собой многообразие с лоренцевой метрикой.
Содержание
Современные представления
Первый развёрнутый вариант модели естественного объединения пространства и времени, пространство Минковского, был создан Германом Минковским в 1908 году [2] на основе специальной теории относительности Эйнштейна, а несколько ранее (в 1905 году), ключевое продвижение на этом пути сделал Анри Пуанкаре, заложивший основы четырехмерного пространственно-временного формализма.
Ключевым математическим отличием пространства-времени (пространства Минковского, или, в случае общей теории относительности — четырехмерного многообразия с лоренцевой метрикой) от обычного евклидова 4-мерного пространства является то, что при вычислении расстояния (интервала) квадраты значений разностей времени и длин пространственных координат берутся с противоположными знаками (в обычном пространстве соответствующие значения равноправны для любой оси координат и имеют одинаковый знак). Из этого вытекает следующее: прямая между двумя точками этого континуума (под прямой понимается движение по инерции) даёт максимальную продолжительность собственного времени (интервала). Для пространственной же длины прямая — это минимальная, а не максимальная величина.
В контексте теории относительности время неотделимо от трёх пространственных измерений и зависит от скорости наблюдателя [4] (см. собственное время).
Концепция пространства-времени сыграла исторически ключевую роль в создании геометрической теории гравитации. В рамках общей теории относительности гравитационное поле сводится к проявлениям геометрии четырехмерного пространства-времени, которое в этой теории не является плоским (гравитационный потенциал в ней отождествлен с метрикой пространства-времени).
Количество измерений, необходимых для описания Вселенной, окончательно не определено. Теория струн (суперструн), например, требовала наличия 10 (считая время), а теперь даже 11 измерений (в рамках М-теории). Предполагается, что дополнительные (ненаблюдаемые) 6 или 7 измерений свёрнуты (компактифицированы) до планковских размеров, так что экспериментально они пока не могут быть обнаружены. Ожидается, тем не менее, что эти измерения каким-то образом проявляют себя в макроскопическом масштабе. В самом старом — бозонном — варианте теория струн требует 26-мерного объемлющего пространства-времени; предполагается, что «лишние» измерения этой теории также должны или могут быть компактифицированы сперва до 10, сводясь таким образом к теории суперструн, а потом уже, как упомянуто здесь чуть выше, до 4 обычных измерений.
Пространство и время в философии
Вы будете перенаправлены на Автор24
Представления о пространстве в философии
Пространство – это одно из базовых понятий человеческого мировоззрения, отражающее неоднородность и множественный характер существования мира.
Пространство является неотъемлемым атрибутом человеческой психической деятельности, так как именно в нем располагаются как сами предметы, так и человек, и процессы манипуляции этими предметами.
Понятие пространства возникло в древние времена и впервые уже осмысливается в мифорелигиозных системах. В них пространство анализируется с точки зрения его возможных направлений, и их соотнесения с организацией мира. Так рассматривая направленность «вверх-вниз» люди традиционно ассоциируют высшие слои пространства с божественными, благостными силами, под которыми находится сама земля, заселенная людьми, а противопоставляются ей подземные пространства, обозначаемые как царство мертвых, либо враждебных божественному сил. Аналогичным образом выстраивается противопоставление направлений восхода и заката солнца.
Позднее в период расцвета античной натурфилософии пространство рассматривается как самостоятельная и независимая субстанция, служащая вместилищем для всех материальных объектов. Данная субстанциональная трактовка доминирует в трудах Демокрита и других представителей материалистического направления. В тоже время Аристотель связывает пространство с самими объектами, указывая на то, что для каждого предмета существует в мире его место, куда он стремится (таким образом Аристотель обуславливал действие закона тяготения), что породило реляционную трактовку пространства, как существующего лишь во взаимоотношении предметов.
К базовым свойствам пространства можно отнести:
Протяженность составляет не только свойство, но и саму суть понятия пространства, так как она выражается в самой возможности тел существовать возле друг друга, т.е. в одном пространстве.
Однородность выражается в том, что всякая точка пространства является эквивалентной любой другой точке и обладает точно такими же свойствами. Изотропность пространства в свою очередь предполагает, что из любой точки пространства можно двигаться в любом направлении.
Готовые работы на аналогичную тему
Наиболее характерным свойством пространства является его трехмерность. Положение любого тела в реальном пространстве можно указать с помощью трех независимых величин. Несмотря на существование многомерных пространств, они остаются уделом математического моделирования, в то время как в реальности трех величин достаточно для надежной локализации объекта. Важным остается тот вопрос, что определение положения объекта возможно лишь относительно других существующих тел, что делает любое измерение относительным.
Представление о времени в философии
Время – это понятие, отражающее изменчивый и процессуальный характер реальности, существование не только тел, размещенных в некотором пространстве, но и событий, происходящих с этими телами в некоторой последовательности.
Также, как и пространство, время является одной из древнейших категорий. Представления человека о времени значительно менялись по мере развития общества. Первоначально время имело циклический характер в рамках мифорелигиозных представлений, так как циклические процессы обладали определяющим значением в жизни человека.
В античной философии складывается линейное понимание времени, как последовательности событий идущей из прошлого в будущее. Данное представление времени остается доминирующим и в настоящее время. Вместе с тем важность циклических процессов во времени невозможно переоценить, так как само измерение и отсчет линейного времени возможно лишь благодаря существованию циклов.
Фундаментальными характеристиками времени являются:
Длительность выступает и свойством, и сущностью времени, так как события, происходящие в пространстве, сопряжены между собой в определенной последовательности, которая и обозначается как время. По аналогии с пространством время однородно, каждая его точка равноправна с любой другой.
Специфическими свойствами выступает одномерность времени, т.е. его локализация всего лишь одной переменной, а также его необратимость. Согласно современных представлением движение по линии времени возможно лишь в одном направлении. Философы по-разному обуславливают данный принцип – через второй закон термодинамики, законы квантовой физики и даже принцип причинности, по которому в случае обратимости времени существование причинно-следственных связей было бы невозможным.
Субстанциональный и реляционный подходы
На протяжении всей истории философии решение проблемы времени и пространства происходило в рамках двух подходов – субстанционального и реляционного. Данные подходы зародились еще в античный период, однако свой расцвет пережили в Новое время.
Согласно субстанциональному подходу пространство и время являются независимыми величинами, которые существуют сами по себе безотносительно тел и их взаимодействий. Данный подход получил наибольшее обоснование в механике и физике Ньютона, где время используется в качестве одной из базовых и независимых величин.
Разрешение противостояния данных систем произошло благодаря открытиям А. Эйнштейна и его специальной и общей теории относительности. Эйнштейн По данной теме мы уже выполнили реферат Альберт Эйнштейн подробнее показал, что даже в механике протяженность объекта, их взаимное расположение и факт одномоментности событий может различаться в зависимости от положения стороннего наблюдателя относительно самой системы. Таким образом, научно было обусловлено превосходство реляционного подхода к пониманию пространства-времени, что в свою очередь породило множество новых философских проблем.
Концепция пространства и времени
Николай Яковлевич Кириленко – советский и российский ученый в области механики, экологии, педагогики, психологии, академик Российской академии естественных наук, профессор, заслуженный изобретатель Российской Федерации, заслуженный деятель науки Московской области, лауреат Национальной экологической премии «Экомир», Международной экологической премии «EcoWorld», Международной премии им. М. Нострадамуса, специальный диплом им. Н.И. Вавилова Международной экологической премии «EcoWorld», почетный ученый Европы, почетный изобретатель Европы, выдающийся натуропат Европы.
КОНЦЕПЦИЯ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ
Пространство – место, в котором определяется положение физических тел, происходит их движение.
Время – форма протекания физических процессов, условие возможности изменения.
Пространство и время – основные формы существования материи, они неотделимы от материи. В этом проявляется их универсальность и всеобщность. Материя, движение, пространство и время неотделимы друг от друга; движение является сущностью пространства и времени.
Основные свойства пространства, времени.
Опыт говорит о том, что физическое пространство трёхмерно, однородно и изотропно, а время – одномерно и однородно.
Одномерность времени проявляется в том, что для указания момента наступления какого-либо события или длительности какого-либо процесса достаточно одного числа. Однородность времени проявляется в неизменности физических законов, опыт, поставленный в одинаковых физических условиях в разные моменты времени, даёт одинаковые результаты.
Трёхмерность физического пространства проявляется в том, что для указания места, где происходит какое-либо событие, достаточно трёх чисел – трёх пространственных координат. Однородность физического пространства проявляется в независимости физических законов от положения: одни и те же законы действуют во всех уголках Вселенной. Опыт, поставленный в одинаковых физических условиях в разных местах, даёт одинаковые результаты. Изотропность физического пространства проявляется в независимости физических законов от ориентации физической системы в пространстве.
Для описания явлений природы вводится физическое понятие –событие, которое характеризуется указанием четырёх чисел: трёх пространственных и одной временной координат. Любой физический процесс или явление можно рассматривать как некую последовательность или совокупность отдельных событий.
Однородность времени, однородность и изотропность пространства отражают определённую симметрию физического мира. Однородность пространства связана с симметрией по отношению к преобразованию сдвига, т.е. параллельному переносу. Изотропность пространства связана с симметрией по отношению к поворотам. Однородность времени связана с симметрией по отношению к сдвигу во времени. Существует также симметрия по отношению к отражению во времени, с ней связана обратимость физических явлений.
Соображения симметрии играют большую роль при объяснении свойств физического мира. В 1918 году немецкой учёной Эмми Нётер удалось доказать фундаментальную теорему физики, которую в упрощённом виде можно сформулировать так: «Каждому свойству симметрии пространства и времени соответствует свой закон сохранения». В частности, как следует из теоремы Нётер, однородности времени должен соответствовать закон сохранения энергии, однородности пространства – соответствовать закон сохранения импульса, а изотропии пространства соответствует закон сохранения момента импульса.
Следует отметить, что впервые на связь законов сохранения со свойствами симметрии пространства и времени указал ещё Гамель в 1904 году, но его работа в то время осталась практически неизвестной.
В основе классической физики лежит абсолютность пространства и времени (неизменность в любых системах отсчета). Эйнштейн в специальной теории относительности вводит понятие относительности пространства и времени (зависимости характера времени и пространства от скорости движения систем и тел).
Современная физика считает, что пространство трёхмерно, четвёртым измерением является время. Эти четыре измерения образуют так называемый четырёхмерный континуум, единую систему – «пространство – время».
Исследователям приходится сталкиваться с явлениями, которые не удаётся объяснить с позиций общепринятой концепции четырёхмерного континуума «пространство – время».
Одним из возможных путей коренного пересмотра мировоззренческих позиций является признание того, что хорошо известный четырёхмерный континуум «пространство – время» не исчерпывает всего многообразия отражения и форм существования материи, а является только частным отображением более общего случая.
Идея многомерности пространства получила своё воплощение ещё в конце XVIII и начале XIX веков в работах Мебиуса, Якоби, Кели, Плюккера и других. В наиболее обобщенном виде многомерная геометрия нашла отражение в работах немецкого математика Римана (1854 г.), а также в геометрии постоянной кривизны русского ученого Лобачевского. Наконец, в 1908 году немецкий математик – Миньковский применил её в специальной теории относительности.
Широкое распространение гипотеза о многомерности пространства получила в 20-х годах ХХ столетия. К этому времени относятся многие философские работы К.Э. Циолковского, в которых он излагал свою концепцию многомерности пространства. Учёными допускается также возможность существования и нескольких временных координат.
Сторонники взглядов, прямо противоположных концепций идеальности времени (физик А.И. Вейник, астроном Н.А. Козырев), утверждают, что время не просто форма проявления каких-то явлений, а самостоятельный процесс, имеющий определённые энергетические характеристики, некая субстанция, способная совершать определённую физическую работу.
Высказываются научные идеи о возможности перемещения во времени (как в будущее, так и в прошлое). С 1989 года в научных изданиях появляются статьи о «бросках через время» с помощью «кротовых нор пространства», «червоточин», чёрных дыр, соединяющих различные точки трёхмерного мира по более короткому пути в четвёртом измерении. Впервые идею существования во Вселенной каких-то мостов высказали ещё в 1916 году. В конце 50-х годов XX века Д. Уилеру принадлежит более современное название теории – «червячные ходы». В качестве авторов «дырочных» теорий нужно отметить учёных: астрофизика К. Торна, У. Юртсевера (Калифорнийский технологический институт), М. Морриса (Университет в г. Висконсин), В.С. Барашенкова (г. Дубна), И.Д. Новикова и В.П. Фролова (Московский институт космических исследований).
Вклад в науку о времени внесли учёные: А. Сахаров, Ю. Фомин, И. Пригожин, Н. Козырев, А. Вейник, А. Охатрин. В.И. Вернадский высказал гипотезу о неоднородности и неравномерности биологического времени. В науке обсуждаются гипотезы об одновременности времени для сознания (прошлого, настоящего и будущего).
Концепция многомерности пространства-времени.
Поиск решений многих выявившихся физических несоответствий был начат ещё в середине XIX века и получает дальнейшее развитие в концепции многомерности пространства к времени.
Сущность концепции многомерности.
Точка не имеет измерений – это нульмерная система. Если её перемещать, то образуется линия – одномерная система, имеющая только одно измерение – длину. При перемещении линии образуется плоскость – двухмерная система, при перемещении плоскости – объём, трёхмерная система.
Если точку рассматривать как разрез линии, линию – как разрез плоскости, поверхность – как разрез тела, то по аналогии с этим трёхмерное тело можно рассматривать как разрез тела четырёх измерений, а трёхмерное пространство – как разрез четырёхмерного. Это приводит к мысли, что трёхмерные тела могут быть разрезами частей одного четырёхмерного тела.
Взаимосвязи между различными (по мерности) системами могут быть сформулированы в виде постулатов.
Постулат 1. Любая система высшего измерения может содержать бесчисленное множество независимо существующих систем низшего измерения; на плоскости можно разместить сколько угодно линий, в объёме сколько угодно плоскостей и т.д.
Постулат 2. Всякое понятие о расстояниях справедливо только в определённой системе измерения; при переходе к высшей системе измерения расстояние между двумя любыми точками может быть сведено к нулю или бесконечно малой величине.
Постулат 3. Искривление пространства в высшем измерении не обнаруживается в низшем; это значит, что линию (одномерная система) можно искривить только в плоскости (двумерная система), а плоскость только в объеме и т.д.
Постулат 4. Физические тела могут проявляться в разных системах измерения, причём, чем ниже система, тем более упрощённо воспроизводится оригинал, сложные объекты проявляются в низшем измерении в виде следа, проекции или сечения.
Постулат 5. Чем выше мерность системы, тем большей информационной ёмкостью она обладает, хотя бы потому, что она включает в себя множество низших систем.
Постулат 6. Система низшего измерения любого порядка в высших измерениях может свёртываться в точку без нарушения её целостности, при этом все точки низшей системы, сохраняя своё расположение, оказываются совмещёнными.
Приведённые постулаты сформулированы на основании трёх известных измерений. Если гипотеза о многомерности справедлива, то эти постулаты могут позволить выявить проявление высших измерений в трёхмерном мире.
Элементы теории многомерности уже учитываются современными физиками. Однако препятствием к реализации этой концепции является спор на тему – сколько же реально существует измерений? Одни из них утверждают, что шесть, а другие – одиннадцать. Высказываются и другие предположения. Но сущность, видимо, заключается не в количестве измерений, а в самом понятии мерности.
Мерность – это не отражение объективной реальности, а только форма восприятия объективной реальности живым субъектом, осознания определённого объёма информации его возможностями и способностями. Многомерность мироздания есть результат многомерности сознания, многомерность сознания приводит человека к системному восприятию многомерности мироздания. Многомерные измерения – это разные грани того, что человек воспринимает как реальность. Посредством сознания человек может войти в состояние, где открыто все возможное (нелокальность пространства, Целое, единство с Космосом, нравственно-духовное здоровье). Цель эволюции сознания – состояние личности, направленное на познание мира целиком.
В качестве примера можно привести парадокс Эйнштейна – Подольского – Розена, иллюстрируемый опытом By. Это явление находит объяснение с позиции многомерности, так как в этом случае связь между фотонами может существовать на уровне высших измерений. По всей вероятности, таким образом, могут быть объяснены явления, известные в физике под общим названием – дальнодействие.
Все попытки объяснить природу полей в рамках четырёхмерного континуума не увенчались успехом. Можно предположить, что все полевые явления связаны с проявлением высших (выше третьего пространственного) измерений. Первые шаги в рассмотрении этого аспекта в теории поля были сделаны физиком из Кенигсбергского университета Т. Калуци. Он попытался объединить гравитационные, электромагнитные, сильные и слабые взаимодействия в единой теории, используя для этого четвёртое пространственное измерение. Позже работы Калуци получили развитие в работах шведского физика О. Клейна, он высказал предположение, что в четвёртом измерении пространство имеет микроскопически малый радиус. Подобная идея высказывалась ещё в начале века русским исследователем П.Д. Успенским. В настоящее время гипотеза о многомерной природе полей завоёвывает всё более широкий круг сторонников.
См. Кириленко Н.Я. Концепции современного естествознания. – Коломна: КИППК, 2005.
Кириленко Н.Я. Естественнонаучная картина мира. – Коломна: КФ ВАУ, 1999.
Кириленко Н.Я. Физическая картина мира. – Коломна: КФ ВАУ, 1997.