Головна
Банківська справа  |  БЖД  |  Біографії  |  Біологія  |  Біохімія  |  Ботаніка та с/г  |  Будівництво  |  Військова кафедра  |  Географія  |  Геологія  |  Екологія  |  Економіка  |  Етика  |  Журналістика  |  Історія техніки  |  Історія  |  Комунікації  |  Кулінарія  |  Культурологія  |  Література  |  Маркетинг  |  Математика  |  Медицина  |  Менеджмент  |  Мистецтво  |  Моделювання  |  Музика  |  Наука і техніка  |  Педагогіка  |  Підприємництво  |  Політекономія  |  Промисловість  |  Психологія, педагогіка  |  Психологія  |  Радіоелектроніка  |  Реклама  |  Релігія  |  Різне  |  Сексологія  |  Соціологія  |  Спорт  |  Технологія  |  Транспорт  |  Фізика  |  Філософія  |  Фінанси  |  Фінансові науки  |  Хімія

Сучасні наукові картини світу - Культурологія

Простір і час у сучасній науковій

картині світу.

Простір і час як загальні і необхідні форми буття матерії є фундаментальними категоріями в сучасній фізиці та інших науках. Фізичні, хімічні та інші величини безпосередньо або опосередковано пов'язані з вимірюванням довжин і тривалість, тобто просторово-часових характеристик об'єктів. Тому розширення і поглиблення знань про світ пов'язано з відповідними навчаннями про простір і час.

1.1. Розвиток поглядів на простір і час в історії науки

Навіть в античному світі мислителі замислювалися над природою і сутністю простору і часу. Так, одні з філософів заперечували можливість існування порожнього простору або, за їх висловом, небуття. Це були представники елейськой школи в Стародавній Греції. А знаменитий лікар і філософ з м Акраганта, Емпедокл, хоча і підтримував вчення про неможливість порожнечі, на відміну від елеатів стверджував реальність зміни і руху. Він говорив, що риба, наприклад, пересувається у воді, а порожнього простору не існує.

Деякі філософи, в тому числі Демокріт, стверджували, що порожнеча існує, як матерії й атоми, і необхідна для їх переміщень і з'єднань.

У доньютоновской період розвиток уявлень про простір і час носило переважно стихійний і суперечливий характер. І тільки в "Засадах" давньогрецького математика Евкліда просторові характеристики об'єктів вперше здобули строгу математичну форму. У цей час зароджуються геометричні уявлення про однорідний і нескінченному просторі.

Геоцентрична система К. Птолемея, викладена ним у праці "Альмагест", панувала в природознавстві до XVI в. Вона являла собою першу універсальну математичну модель світу, в якій час було нескінченним, а простір кінцевим, що включає в себе рівномірний круговий рух небесних тіл навколо нерухомої Землі.

Докорінна зміна просторової і всієї фізичної картини відбулося в геліоцентричної системи світу, розвиненої Н. Коперником в роботі "Про обертання небесних сфер". Принципова відмінність цієї системи світу від колишніх теорій полягало в тому, що в ній концепція єдиного однорідного простору і рівномірності перебігу часу знайшла реальний емпіричний базис.

Визнавши рухливість Землі, Коперник у своїй теорії відкинув всі раніше існуючі уявлення про її унікальність, "єдиності" центру обертання у Всесвіті. Тим самим теорія Коперника не тільки змінила існуючу модель Всесвіту, а й направила рух природничо-наукової думки до визнання безмежності і нескінченності простору.

Космологічна теорія Д. Бруно зв'язала воєдино нескінченність Всесвіту і простору. У своєму творі "Про нескінченність, Всесвіт і світи" Бруно писав: "Всесвіт повинен бути нескінченною завдяки здатності і розташуванню нескінченного простору і завдяки можливості і згідні буття незліченних світів, подібних до цього ..." 1. Представляючи Всесвіт як "ціле нескінченне", як "єдине, безмірне простір", Бруно робить висновок і про безмежності простору, бо воно "не має краю, межі і поверхні".

Практичне обґрунтування висновки Бруно отримали в "фізиці неба" І. Кеплера і в небесної механіки Г. Галілея. У геліоцентричної картині руху планет Кеплер побачив дію єдиної фізичної сили. Він встановив універсальну залежність між періодами обертання планет і середніми відстанями їх до Сонця, ввів уявлення про їх еліптичних орбітах. Концепція Кеплера сприяла розвитку математичного та фізичного вчення про простір.

Справжня революція в механіці пов'язана з ім'ям Г. Галілея. Він ввів в механіку точний кількісний експеримент і математичний опис явищ. Першорядну роль у розвитку уявлень про простір зіграв відкритий ним загальний принцип класичної механіки - принцип відносності Галілея. Згідно з цим принципом усі фізичні (механічні) явища відбуваються однаково у всіх системах, що спочивають або рухаються рівномірно і прямолінійно з постійною за величиною і напрямком швидкістю. Такі системи називаються інерційних. Математичні перетворення Галілея відображають рух у двох інерційних системах, що рухаються з відносно малою швидкістю (меншою, ніж швидкість світла у вакуумі). Вони встановлюють инвариантность (незмінність) в системах довжини, часу і прискорення.

Подальший розвиток уявлень про простір і час пов'язано з раціоналістичної фізикою Р. Декарта, який створив першу універсальну фізико-космологічну картину світу. В основу її Декарт поклав ідею про те, що всі явища природи пояснюються механічним впливом елементарних матеріальних частинок. Взаємодією елементарних частинок Декарт намагався пояснити всі спостережувані фізичні явища: теплоту, світло, електрику, магнетизм. Саме ж взаємодія він представляв у вигляді тиску або удару при зіткненні частинок один з одним і ввів таким чином у фізику ідею близкодействия.

Декарт обгрунтовував єдність фізики та геометрії. Він ввів координатну систему (названу згодом його ім'ям), в якій час уявлялося як одна з просторових осей. Теза про єдність фізики та геометрії привів його до ототожнення матеріальності і протяжності. Виходячи з

цієї тези він заперечував порожній простір і ототожнив простір з протяжністю.

Декарт розвинув також уявлення про співвідношення тривалості і часу. Тривалість, на його думку, "соприсущ матеріального світу. Час же - соприсущ людині і тому є модулем мислення". "... Час, який ми відрізняємо від тривалості, - пише Декарт у" Засадах філософії ", - є лише відомий спосіб, яким ми цю тривалість мислимо ...".

Таким чином, розвиток уявлень про простір і час в доньютоновской період сприяло створенню концептуальної основи вивчення фізичного простору і часу. Ці уявлення підготували математичне та експериментальне обгрунтування властивостей простору і часу в рамках класичної механіки.

Нова фізична гравітаційна картина світу, яка спирається на суворі математичні обгрунтування, представлена в класичній механіці І. Ньютона. Її вершиною стала теорія тяжіння, що проголосила універсальний закон природи - закон всесвітнього тяжіння. Згідно з цим законом сила тяжіння універсальна і проявляється між будь-якими матеріальними тілами незалежно від їх конкретних властивостей. Вона завжди пропорційна добутку мас тіл і обернено пропорційна квадрату відстані між ними.

Поширивши на весь Всесвіт закон тяжіння, Ньютон розглянув і можливу її структуру. Він прийшов до висновку, що Всесвіт є не кінцевою, а нескінченною. Лише в цьому випадку в ній може існувати безліч космічних об'єктів - центрів гравітації. Так, в рамках ньютонівської гравітаційної моделі Всесвіту стверджується уявлення про нескінченному просторі, в якому знаходяться космічні об'єкти, пов'язані між собою силою тяжіння.

У 1687 р вийшов основний праця Ньютона "Математичні начала натуральної філософії". Ця праця більш ніж на два століття визначив розвиток усієї природничо-наукової картини світу. У ньому були сформульовані основні закони руху і дано визначення понять простору, часу, місця і руху.

Розкриваючи сутність часу і простору, Ньютон характеризує їх як "вмістища самих себе і всього існуючого. В часі все розташовується в сенсі порядку послідовності, в просторі - в сенсі порядку положення".

Він пропонує розрізняти два типи понять простору і часу: абсолютні (справжні, математичні) і відносні (що здаються, повсякденні) і дає їм наступну типологічних характеристику:

- Абсолютна, істинне, математичне час саме по собі і по своїй суті, без жодного відношення до будь-чого зовнішнього, протікає рівномірно й інакше називається тривалістю.

- Відносне, здається, або повсякденне, час є або точна, або мінлива, осягається почуттями, зовнішня міра тривалості, що вживається в повсякденному житті замість істинного математичного часу, як-то: годину, день, місяць, рік.

- Абсолютна простір по своїй суті, безвідносно до чого б то не було зовнішнього, залишається завжди однаковим і нерухомим. Відносне простір є міра або будь-яка обмежена рухома частина, яка визначається нашими почуттями за положенням його відносно деяких тіл і яке у повсякденному житті приймається за простір нерухоме.

З визначень Ньютона випливало, що розмежування їм понять абсолютного і відносного простору і часу пов'язано зі специфікою теоретичного та емпіричного рівнів їх пізнання. На теоретичному рівні класичної механіки уявлення про абсолютну просторі та часі відігравали істотну роль у всій причинного структурі опису світу. Воно виступало в якості універсальної системи відліку, так як закони руху класичної механіки справедливі в інерційних системах відліку. На рівні емпіричного пізнання матеріального світу поняття "простору" і "часу" обмежені почуттями і властивостями особи, що пізнає, а не об'єктивними ознаками реальності як такої. Тому вони виступають в якості відносного часу і простору.

Ньютонівське розуміння простору і часу викликало неоднозначну реакцію з боку його сучасників - натуралістів і філософів. З критикою ньютоновских уявлень про простір і час виступив німецький вчений Г.В. Лейбніц. Він розвивав реляційну концепцію простору і часу, заперечливу існування простору і часу як абсолютних сутностей.

Вказуючи на чисто відносний (реляційний) характер простору і часу, Лейбніц пише: "Вважаю простір так само, як і час, чимось чисто відносним: простір - порядком співіснування, а час - порядком послідовностей".

Передбачаючи положення теорії відносності Ейнштейна про нерозривний зв'язок простору і часу з матерією, Лейбніц вважав, що простір і час не можуть розглядатися в "відволікання" від самих речей. "Миттєвості у відриві від речей ніщо, - писав він, - і вони мають своє існування в послідовному порядку самих речей".

Проте дані подання Лейбніца не зробили помітного впливу на розвиток фізики, так як реляційна концепція простору і часу була недостатня для того, щоб служити основою принципу інерції і законів руху, обгрунтованих в класичній механіці Ньютона. Згодом це було відзначено і А. Ейнштейном.

Успіхи ньютонівської системи (вражаюча точність і удавана ясність) призвели до того, що багато критичні міркування на її адресу обходилися мовчанням. А ньютоновская концепція простору і часу, на основі якої будувалася фізична картина світу, виявилася панівної аж до кінця XIX в.

Основні положення цієї картини світу, пов'язані з простором і часом, полягають у наступному.

- Простір вважалося нескінченним, плоским, "прямолінійним", евклідовим. Його метричні властивості описувалися геометрією Евкліда. Воно розглядалося як абсолютне, пусте, однорідне і ізотропне (немає виділених точок і напрямків) і виступало в якості "вмістища" матеріальних тіл, як незалежна від них інерціальна система.

- Час розумілося абсолютним, однорідним, рівномірно поточним. Воно йде відразу і скрізь у всьому Всесвіті "одноманітно і синхронно" і виступає як незалежних матеріальних об'єктів процес тривалості, Фактично класична механіка зводила час до тривалості, фіксуючи визначальне властивість часу "показувати чродссті-ність події". Значення вказівок часу в клас Іче ської механіці вважалося абсолютним, що не завісяіцш від зі стояння руху тіла відліку.

- Абсолютна час і простір служили оснотой цля перетворень Галілея-Ньютона, за допомогою яких здійснювався перехід до інерціальним системам. Ці системи виступали як обраної системи координат в класичній механіці.

- Ухвалення абсолютного часу і постулирование абсолютної і універсальної одночасності у всьому Всесвіті стало основою для теорії дальнодії. В якості дальнодействующей сили виступало тяжіння, яке з 6есконечной швидкістю, миттєво і прямолінійно поширювало сили на нескінченні відстані. Ці миттєві, позачасові взаємодії об'єктів служили фізичним каркасом для обгрунтування абсолютного простору, що існує незалежно від часу.

До XIX в. фізика була в основному фізикою речовини, т. е. вона розглядала поведінку матеріальних об'єктів з конеч ньш числом ступенів свободи і володіють кінцевої масою спокою. Вивчення електромагнітних явищ в XIX в. виявило ряд суттєвих відмінностей їх властивостей в порівнянні з механічними властивостями тел.

Якщо в механіці Ньютона сили залежать від відстаней між тілами і спрямовані по прямих, то в електродинаміки (теорії електромагнітних процесів), створеної в XIX в. англійськими фізиками М. Фарадеєм і Дж. К.Максвеллом, сили залежать від відстаней і швидкостей і не спрямовані ло прямим, з'єднує тіла. А поширення сил відбувається не миттєво, а з кінцевою швидкістю. Як зазначав Ейнштейн, з розвитком електродинаміки і оптики ставало дедалі очевидніше, що "недостатньо однієї класичної механіки для повного опису явищ природи". З теорії Максвелла витікав висновок про кінцевої швидкості поширення електромагнітних взаємодій і існування електромагнітних хвиль. Світло, магнетизм, електрика стали розглядатися як прояв єдиного електромагнітного поля. Таким чином, Максвеллові вдалося підтвердити дію законів збереження та принципу близкодействия завдяки введенню поняття електромагнітного поля.

Отже, у фізиці XIX в. з'являється нове поняття - "поля", що, за словами Ейнштейна, стало "найважливішим досягненням з часу Ньютона". Відкриття існування поля в просторі між зарядами і частками було дуже істотно для опису фізичних властивостей простору і часу. Структура електромагнітного поля описується за допомогою чотирьох рівнянь Максвелла, що встановлюють зв'язок величин, що характеризують електричні і магнітні поля з розподілом в просторі зарядів і струмів. Як зауважив Ейнштейн, теорія відносності виникає через проблеми поля.

Спеціального пояснення в рамках існувала в кінці XIX ст. фізичної картини світу вимагав і негативний результат по виявленню світового ефіру, отриманий американським фізиком А. Майкельсона. Його досвід довів незалежність швидкості світла від руху Землі. З точки зору класичної механіки, результати досвіду Майкельсона не піддавалися поясненню. Деякі фізики намагалися витлумачити їх як вказують на реальне скорочення розмірів всіх тіл, включаючи і Землю, в напрямку руху під дією виникаючих при цьому електромагнітних сил.

Творець електронної теорії матерії X. Лоренц вивів математичні рівняння (перетворення Лоренца) для обчислення реальних скорочень рухомих тіл і проміжків часу між подіями, що відбуваються на них, залежно від швидкості руху.

Як показав пізніше Ейнштейн, в перетвореннях Лоренца відображаються не реальні зміни розмірів тіл при русі (що можна уявити лише в абсолютному просторі), а зміни результату вимірювання в залежності від руху системи відліку.

Таким чином, відносними виявлялися і "довжина", і "проміжок часу" між подіями, і навіть "одночасність" подій. Інакше кажучи, не тільки всякий рух, але і простір, і час.

1.2. Простір і брешемо, я в світлі теорії

відносності Ейнштейна

Спеціальна теорія відносності, створена в 1905 р А. Ейнштейном, стала результатом узагальнення і синтезу класичної механіки Галілея-Ньютона і електродинаміки Максвелла-Лоренца. "Вона описує закони всіх фізичних процесів при швидкостях руху, близьких до швидкості світла, але без урахування поля тяжіння. При зменшенні швидкостей руху вона зводиться до класичної механіки, яка, таким чином, виявляється її окремим випадком".

Якби були знайдені абсолютні простір і час, а отже, і абсолютні швидкості, то довелося б відмовитися від принципу відносності, відповідно до якого інерціальні системи рівноправні. Творець теорії відносності сформулював узагальнений принцип відносності, який тепер поширюється і на електромагнітні явища, в тому числі і на рух світла. Цей принцип говорить, що ніякими фізичними дослідами (механічними, електромагнітними та ін.), Виробленими всередині даної системи відліку, не можна встановити різницю між станами спокою і рівномірного прямолінійного руху. Класичне додавання швидкостей незастосовне для поширення електромагнітних хвиль, світла. "Для всіх фізичних процесів швидкість світла має властивість нескінченної швидкості. Для того щоб повідомити тілу швидкість, рівну швидкості світла, потрібно нескінченну кількість енергії, і саме тому фізично неможливо, щоб яке-небудь тіло досягло цієї швидкості. Цей результат був підтверджений вимірами, які проводилися над електронами. Кінетична енергія точкової маси зростає швидше, ніж квадрат її швидкості, і стає нескінченною для швидкості, що дорівнює швидкості світла ".

Швидкість світла є граничною швидкістю поширення матеріальних впливів. Вона не може складатися ні з якою швидкістю і для всіх інерційних систем виявляється постійною. Всі рухомі тіла на Землі по відношенню до швидкості світла мають швидкість, рівну нулю.

Чудовий російський поет Л. Мартинов сказав про це так.

Це майже нерухомості мука, Мчати кудись зі швидкістю звуку, Знаючи при цьому, що є вже десь Хтось, що летить зі швидкістю світла.

І справді, швидкість звуку всього лише 340 м / с. Це нерухомість в порівнянні зі швидкістю світла.

З цих двох принципів - сталості швидкості світла і розширеного принципу відносності Галілея - математично слідують всі положення спеціальної теорії відносності (СТО). Якщо швидкість світла постійна для всіх інерційних систем, а вони все рівноправні, то фізичні величини довжини тіла, проміжку часу, маси для різних систем відліку будуть різними. Так, довжина тіла в рухомій системі буде найменшою по відношенню до спочиває. За формулою:

де / '- довжина тіла в рухомій системі зі швидкістю V по відношенню до нерухомої системі; / - Довжина тіла в спочиває системі.

Для проміжку ж часу, тривалості якого-небудь процесу - навпаки. Час буде як би розтягуватися, текти повільніше в рухомій системі по відношенню до нерухомої, в якій цей процес буде більш швидким. За формулою:

Ще раз підкреслимо, що ефекти спеціальної теорії відносності будуть виявлятися при швидкостях, близьких до світлових. При швидкостях значно менше швидкості світла формули СТО переходять у формули класичної механіки.

Повний текст реферату

Рішення проблеми низької конкурентоспроможності продукції
Державний університет управління Інститут заочного навчання Спеціальність - менеджмент Кафедра управління організацією в машинобудуванні курсовий проект з дисципліни: «Розробка управлінського рішення» на тему: «Вирішення проблеми низької конкурентоспроможності продукції» Виконав студент 2-го

Вінсент Ван Гог
Winsent Van Gog (30.03.1853 року [Гроот -Зюндерт] - 29.07.1890 року) Нідерланди Певна двоїстість переслідувала художника всю його недовге життя. Він мріяв про родинне вогнище і дітях, але залишився самотнім. Хотів дарувати людям своє мистецтво, але у відповідь отримував лише глузування ...

Рекламна діяльність в комерційних організаціях
Міністерство освіту Російської Федерації Ростовський Державний Університет Економічний факультет Кафедра «Економіки та менеджменту» Курсова робота на тему: Рекламна діяльність комерційної організації Виконав: студент 3 курсу 5 групи Чернишов П.А. Перевірив: викладач РГУ Нікітаева А.Ю. м Ростов-на-Дону

Реклама в консалтингу
1. Пряма реклама... 1 1.1. Реклама в печати... 1 1.2. Реклама в справочниках... 4 1.3. Зовнішня реклама... 5 1.4. Реклама в Интернет... 5 1.4.1. Інформаційні каталоги... 5 1.4.2. Пошукові системы... 5 1.4.3. Банерна реклама... 5 2. Помилки в рекламе... 6 Дана стаття являє собою чергову цитату

Реклама
План 1 Введення 2 Небагато історії 3 Суть реклами. 8 Класифікація видів і коштів торгової реклами 10 Реклама друкується періодичній 10 Зображальна реклама 11 Кіно- і телереклама 12 Радіореклама 13 Світлова реклама 13 Роль реклами в сучасній економіці 14 Вплив реклами на соціальні об'єкти.

Розрахунок електроприводів постійного і змінного струму
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЛИПЕЦЬКА ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Кафедра електрообладнання Курсова робота по курсу: «Автоматизований електропривод» на тему: «Розрахунок електроприводів постійного і змінного струму» Виконав студент гр. ЕО - 95 Васін А.В. _ «_» _ 1999

Розрахунок пароводяного підігрівача
Міністерство освіти РФ Братський державний технічний університет Факультет енергетики і автоматики Кафедра промислової теплоенергетики Курсова робота з дисципліни «Тепломасообмін» Розрахунок пароводяного підігрівача Пояснювальна записка 1016 ТО №в 28 КП 103г Виконав студент групи ЕОПус-02-1

© 2014-2022  8ref.com - українські реферати