Пространство и время - формы существования движущейся материи

Пространство и время - формы существования движущейся материи

Введение

В обыденной жизни мы постоянно сталкиваемся с понятием пространства и времени, для нас это нечто привычное, известное и даже к какой-то мере очевидное. Однако в истории философии и естествознания напряженно обсуждались сложные вопросы, которые возникали вместе с попытками понять значение этих понятий.

В данном реферате будет сделана попытка рассмотреть фундаментальные категории физической реальности, каковыми являются пространство и время. Разговоры об этих категориях ведутся постоянно, а вопросы географии, особенно связанная  как с самостоятельным развитием природы, так и с изменением природы под влиянием человека и его хозяйственной деятельности, сосредоточены вокруг них.

Важнейшее значение пространства и времени, а также их взаимосвязи, в географии станет уже ясно при рассмотрении связи древнейших наук на земле, а именно географии и философии, которая осуществляется прежде всего через соотношение предметов их исследований. Большую группу философских вопросов географии составляют ее теоретические проблемы, связанные с конкретизацией таких философских категорий, как ”материя”, ”движение”, ”пространство”, ”время”, ”отражение” и т.п.

Также будет рассмотрена история взглядов на пространство и время в философии и науке.  Важно проследить то как с развитием наук менялось представление об этих категориях и их взаимосвязи, и чем современное понимание этих вещей отличается от представлений древних.

Основным вопросом этой работы является значение пространства и времени в географии, т.е географического пространства и времени, которому и будет уделено наибольшее внимание. Будет рассмотрена хорологическая концепция А.Геттнера, возникшая в начале ХХ в, когда география стала изучать тела и явления и в пространстве, и во времени. В 1965 г. в журнале ”Природа” К.К.Марков опубликовал статью о географическом пространстве и времени, в которой он показал серьезную постановку вопроса о специфике географического пространства и времени.  В наше время также периодически появляются в печати статьи, посвященные проблеме пространства и времени в географии, что ясно показывает что с развитием географической науки не ослабевает интерес и к ее философским вопросам.

Основы концепций пространства и времени.

О том, что такое пространство и время, люди задумывались еще в глубокой древности. В наиболее отчетливой форме представления о пространстве и времени сложились в виде двух противоположных концепций, названных впоследствии концепциями Демокрита-Ньютона и Аристотеля-Лейбница. Первая концепция допускала существование пространства как некоторой пустоты, не связанной с материальными предметами. При этом считалось также, что время представляет собой самостоятельную сущность, не связанную с материей и пространством. С точки зрения второй концепции, не мыслились пространство и время, оторванные от вещей. В науке до конца XIX и начала ХХ в. господствовала первая концепция. Древнегреческие философы Демокрит, Эпикур, Лукреций Кар и др. пришли к пониманию пространства как пустоты исходя из своего атомистического учения. Они считали, что для существования и движения атомов требуется пустота - некое вместилище, где атомы, сочетаясь различным образом в движении, образуют многообразие тел. С развитием классической физики идеи Демокрита о сущности пространства и времени были развиты в трудах Бруно, Галилея, Декарта и др. Особенно большой вклад в этом отношении был сделан Ньютоном, искавшим при создании классической механики универсальную систему отсчета, относительно которой происходит механическое движение тел. В качестве такой универсальной системы Ньютон и выбрал пространство. По Ньютону, пространство суть пустое абсолютное вместилище, в котором располагаются все тела как нечто внешнее по отношению к нему. Все тела обладают протяженностью независимо от существования других тел. Ньютон полагал, что пространство трехмерно, непрерывно, однородно и изотропно. Его различные части ничем не отличаются друг от друга, и, значит, пространственные отношения были всюду одними и теми же и описывались единой геометрией - геометрией Евклида. Время суть чистая длительность, присущая любому единичному явлению самому по себе. Оно также абсолютно. Абсолютность пространства и времени Ньютоном понималась в двух различных, хотя и взаимосвязанных, аспектах. Во-первых, "абсолютным пространством" Ньютон называл пустое и неподвижное по отношению к материи пространство (некое вместилище тел), с которым связывалась привилегированная система координат. Во-вторых, термин абсолютности употребляется для характеристики инвариантности, т.е. неизменности длин отрезков в любых системах отсчета. Аналогично понятие "абсолютное время" характеризовало его, с одной стороны, как чистую длительность, с другой стороны, как неизменность (инвариантность) временных интервалов в любых системах отсчета. Это означало, что всюду в пространстве существует единое "мировое" время, не зависящее от выбора системы координат и взаимного движения тел. Ньютоновские представления о пространстве и времени удовлетворяли потребностям классической физики, так как была найдена универсальная система отсчета, относительно которой совершалось любое механическое движение, - абсолютное пространство.

Далее рассмотрим кратко сущность второй концепции пространства и времени. Аристотель, выступая против идеи атомистического строения мира, отбросил вместе с ней и идею пустого пространства. С точки зрения Аристотеля, пространство представляет собой совокупность мест занимаемых телами. Иными словами, пространство - это порядок взаимного расположения множества различных тел, а время - порядок сменяющих друг друга явлений и состояний тел, т.е. время связывалось с движением, изменением тел. Дальнейшее развитие вторая концепция получила в трудах Лейбница, Гюйгенса, Дидро и др. Согласно Лейбницу, пространство и время не могут существовать вне материи и процессов, происходящих в ней. Лейбниц выступал против Ньютоновского понимания чистой протяженности и чистой длительности. С точки зрения диалектического материализма пространство и время неразрывно связаны между собой и с движущейся материей, формами существования которой они являются. По этой концепции бытие вне времени есть такая же величайшая бессмыслица, как бытие вне пространства, пространство и время без материи - пустые представления, абстракции, существующие только в нашей голове. Конечно, в диалектико-материалистической концепции раскрыта сущность пространства и времени в основном с общефилософских позиций. Однако с развитием современной науки ее выводы получили естественно-научное подтверждение. Научное определение пространства и времени, и также более или менее полное раскрытие их свойств связано с развитием современной науки, прежде всего физики и философии. В настоящее время, как мне кажется, достаточно точно выражается сущность пространства и времени в следующих определениях. "Пространство - это совокупность отношений выражающих координацию материальных объектов, их расположение друг относительно друга и относительную величину (расстояние и ориентацию). Пространство выражает порядок расположения одновременно существующих объектов, их протяженность. Время - совокупность отношений, выражающих координацию сменяющих друг друга состояний (явлений), их последовательность и длительность". Приведенные определения носят диалектико-материалистический характер. Они показывают невозможность дать понятия пространства и времени в их отрыве от материи, невозможность их рассмотрения как некоторых абсолютно самостоятельных сущностей. Здесь пространство и время не мыслятся иначе, как определенные свойства бесконечной совокупности материальных объектов. Только через существование последних, благодаря тому, что они обладают протяженностью, размерами, взаимным расположением друг относительно друга, последовательностью смены состояний и длительностью их бытия, мы можем понять, что такое пространство и время. Зависимость пространства и времени от материи определяет и все их основные свойства. При этом следует подчеркнуть, что хотя они в равной степени есть формы существования материи, однако между ними есть и различия. А поэтому они имеют ряд свойств, как общих, так и отличающих их друг от друга.

Общим свойством, во-первых, является их объективность. Поскольку материя не зависит от сознания людей, постольку пространство и время также независимы от него. В этот вопрос идеалисты внесли путаницу. Так, Беркли считал, что пространство есть не что иное, как сосуществование ощущений в духе, субъекте; время - последовательность ощущений. По Канту, пространство и время есть априорные (доопытные) формы чувственности. Накладываясь на хаос ощущений, эти априорные формы упорядочивают их в пространстве и времени. Во-вторых, в силу вечности существования материи, вечны пространство и время. Не может быть такого положения, когда материя существовала бы или до того, как появились пространство и время, как после того, как они уже исчезли. С попытками мыслить пространство и время как имеющими начало или конец мы встречаемся у Гегеля, Дюринга и др. У Гегеля природа развертывается сначала в пространстве, а затем уже во времени. А следуя Дюрингу, необходимо вообще признать, что было время, когда времени не было. Третьим свойством пространства и времени является их бесконечность и безграничность. В применении к пространству безграничность означает, что в какую бы сторону и на какое бы расстояние ни двигаться, нигде и никогда мы не достигнем такой границы, которую можно считать пределом. Бесконечность пространства проявляется в том, что как бы велики не были размеры системы, всегда найдется такая система большего порядка, которая будет включать в себя первую систему в качестве одного из своих элементов. Относительно времени безграничность и бесконечность проявляются в отсутствии событий, после которых уже не будет никакой длительности, не будет неисчислимого количества процессов, следующих один за другим. В-четвертых, пространство и время обладают свойствами абсолютности и относительности. Причем абсолютность здесь мыслится не в ньютоновском смысле. Она проявляется в том, что, независимо от смены явлений, от любых изменений в материальных телах, пространство и время объективно существуют. Иначе говоря, ни один материальный объект, какими бы он свойствами ни обладал, не может оказаться вне времени и пространства. Вместе с тем свойства пространства и времени могут изменяться с изменением свойств материи. Например, в зависимости от материальных условий может изменяться кривизна пространства (что нашло отразилось в создании неевклидовых геометрий). Эйнштейн показал, что в разных инерциальных системах отсчета длины отрезков и промежутки времени различны. Эти примеры свидетельствуют об относительности пространства и времени. Важным свойством является то, что пространство и время непрерывны и вместе с тем прерывны (дискретны). Непрерывность пространства и времени выражается в том, что между любыми двумя элементами пространственной протяженности всегда существует такой элемент протяженности, который соединяет оба первых в единую пространственную протяженность. Точно так же между двумя любыми временными интервалами всегда найдется третий, соединяющий их в единую временную длительность. Прерывность пространства и времени заключается в том, что они включают элементы, различающиеся по своим внутренним свойствам, по структуре, т.е. по своим качественным характеристикам.

Отметим еще одно общее свойство пространства и времени. Этим свойством является их внутренняя противоречивость. Предыдущие два свойства являются примерами ее проявления. Бесконечность пространства и времени складывается соответственно из конечных длительностей отдельных процессов. Какие же свойства отличают пространство и время друг от друга? Частным свойством пространства является его трехмерность. Она выражается, во-первых, в том, что тело в пространстве сможет перемещаться в любом направлении: вверх, вниз, вправо, влево, вперед, назад. Во-вторых, все материальные тела обладают трехмерной пространственной формой - протяженностью в длину, ширину и глубину. Математически трехмерность пространства выражается во взаимооднозначном соответствии между его точками и тройками чисел – их координатами в заданной произвольной системе координат. Время, в отличие от пространства, одномерно. Это означает, что если задано начало отсчета во времени, то начало или конец какого-либо процесса, длина временного промежутка будут описаны одним числом. Кроме того, время обладает свойством необратимости. Во времени невозможно движение вспять. Оно течет всегда и всюду в одном и том же направлении: от прошлого к настоящему, от настоящего к будущему. Отсюда, заметим попутно, следует необратимость во времени причинно-следственных связей. Из вышеуказанных свойств пространства и времени вытекает то, что пространство обладает свойствами симметрии, а время - асимметрично. Симметричность пространства выражается в том, что объекты, расположенные в одной части пространства, могут являться зеркальным отражением материальных объектов в другой части пространства относительно определенной линии. Имеет место и симметрия пространства относительно оси вращения его около произвольной точки. Симметрия пространства проявляется в симметричной конфигурации различных материальных тел. Например, в форме кристаллов, строения бабочек. В классической физике и специальной теории относительности господствующее значение имеют постулаты об однородности и изотропии пространства и однородности времени, вытекающие из их свойств. Однородность пространства состоит в равноправии всех его точек, а изотропия - в равноправии всех его направлений. Однородность времени предполагает равноправие всех моментов времени. Это значит, что в каждой точке пространства, в любом направлении и в любой момент времени законы физики действуют одинаково. Изменение представлений о пространстве и времени, связанное с созданием неевклидовых геометрий, открытием специальной теории относительности, вызвало большой резонанс и в области философии. Ряд философов и физиков пришли к выводу: поскольку наши представления о пространстве и времени меняются, следовательно, они субъективны. Между тем абстрактные понятия пространства и времени являются относительными, они могут изменяться, уточняться с развитием науки, однако отсюда не следует, что изменяются в зависимости от этого, приспосабливаясь к нашему опыту, объективные пространство и время. Изменчивость представлений о пространстве и времени означает лишь, "что наш опыт" и наше познание все более приспосабливаются к объективному пространству и времени, все правильнее и глубже их отражая. Обоснование объективности пространства и времени имеет актуальное значение для современной физики, встретившейся с их новыми свойствами в области микромира. Открытие неевклидовых геометрий, наряду с доказательством материальности электромагнитного поля, создали предпосылки для коренного изменения представлений о пространстве и времени. С открытием поля, по словам Эйнштейна, стала возможной победа над ньютоновским абсолютным пространством, поскольку не стало отграниченных друг от друга предметов. Все оказалось заполненным материей и не стало пустоты. Следующим важным моментом в развитии физики было установление в 1881 г. американским физиком Майкельсоном независимости скорости света относительно движущихся тел. В физике возникло противоречие между законами классической физики и новыми открытиями.

Субстанциальная и реляционная концепции пространства и времени.

Современное понимание пространства и времени сложилось в итоге длительного исторического процесса познания, содержанием которого, в частности, была борьба С- и Р-подходов к пониманию их сущности.

Первая из указанных концепций рассматривает пространство и время как самостоятельно (вне и независимо от материи), предметно существующие, вторая - как не обладающие самостоятельным бытием вне движения материальных объектов, как специфические отношения вещей, явлений, процессов. В свете изложенного выше С-концепция представляется явно несостоятельной. Дело, однако, в том, что приведенные выше определения пространства и времени выражают, что очевидно, реляционную точку зрения и потому лишь после ее обоснования могут служить основой для критики С-понимания пространства и времени.

Исторически исходным (зародившимся еще в донаучном мышлении) был Р-взгляд на пространство и время,- когда пространственно-временные свойства вещей не отделялись от самих вещей. “Что касается понятия пространства,- писал А.Эйнштейн,- то... ему предшествовало психологически более простое понятие места. Место есть прежде всего (малая) часть земной поверхности, которой присваивается какое-либо название. Вещь, “место” которой определяется, есть “материальный предмет”... Простой анализ показывает, что “место” является также группой материальных предметов”. С этой точки зрения “пространство (или место) есть вид порядка материальных объектов”; при этом, что ясно, “не имеет смысла говорить о пустом пространстве”. Таково существо реляционной концепции пространства.

“Однако,- продолжал А.Эйнштейн,- можно... мыслить иным образом. Мы можем поместить в какой-либо ящик определенное количество зерен риса или вишен и т.п. Встает вопрос о свойстве материального объекта, “ящика”, которое должно быть признано “реальным” в том же смысле, как реален и сам ящик. Это свойство можно назвать “пространством” ящика. Могут существовать и другие ящики, которые в этом смысле имеют “пространство” различной величины. Понятие “пространство” приобретает смысл, который не зависит от связи с отдельным материальным предметом. Таким образом, путем естественного расширения понятия “пространство ящика” можно прийти к понятию независимого (абсолютного) пространства, не ограниченного по протяженности, в котором содержатся все материальные объекты. В этом случае материальный предмет, не расположенный в пространстве, просто непонятен; с другой стороны, при таком образовании понятия вполне мыслимо существование пустого пространства”. Таково существо С-концепции.

Это понимание пространства было, вспомним, важным элементом философии Демокрита. Именно существованием абсолютной пустоты (пустого пространства) объяснялась в ней раздельность бытия атомов(Атом Демокрита - абсолютно неделимая, не имеющая частей частица) и состоящих из них вещей. Поэтому Демокрит и рассматривал пространство как существующее в том же смысле, что и вещи. Его подход, что важно учитывать, был обусловлен пониманием материи как однородной, однокачественной. В естествознании С-концеп ция пространства и времени разрабатывалась прежде всего И.Ньютоном как важный элемент его механики (далее мы остановимся на этом).

Поэтому атом неизменен, существуя вне времени. Это означает, что в философии Демокрита содержится С-понимание времени.

Если говорить о пространстве (ситуация с временем аналогична), то очевидно, что выбор между его С- и Р-пониманием зависит от ответа на вопрос: существует ли абсолютная пустота (пустое пространство)? Современное естествознание отрицательно отвечает на этот вопрос. В пользу этого имеются и философские соображения.

Еще Аристотель указывал, что в пустоте не может быть различий - она, следовательно, бесструктурна и потому не может обладать протяженностью, т.е. быть пространством. Это означает, что пространство не обладает самостоятельным бытием, не существует без материальных объектов, вещей. Но, вместе с тем, пространство - это не вещь.

В связи с этим утверждением рассмотрим одно из рассуждений Зенона Элейского. Допустим, предлагал он, что тезис “все существующее существует (находится) в пространстве” истинен. Тогда пространство, как нечто существующее, должно существовать (находиться) в некоем ином пространстве. Последнее, коль скоро оно существует, должно, в свою очередь, существовать (находиться) уже в третьем пространстве, и т.д. до бесконечности... Мысль Зенона можно представить (обозначив существующий объект как О и пространство как П) так:

О <-- П (= О) <-- П1 (= О) <-- П2 (= О) <-- ...

Это означает, что пространство либо вовсе не существует, либо, если оно и существует, то непознаваемо...

Аристотель указал: исходный тезис Зенона ложен, ибо отнюдь не все существующее существует (находится) в пространстве. Где, в самом деле, существует (находится) кентавр, например, и много ли места он там занимает?! - В пространстве существуют (находятся) материальные вещи, но не, в частности, понятия. Истинен тезис “все вещи существуют (находятся) в пространстве”. И “дурная” бесконечность возникает лишь тогда, когда пространство рассматривается как вещь. Эту ситуацию можно представить (обозначив вещь как В) так:

В <-- П (= В) <-- П1 (= В) <-- П2 (= В) <-- ...

Но трудность, обнаруженная Зеноном, исчезает, если не рассматривать пространство как вещь, не рассматривать его как существующее в том же смысле, что вещи. Иначе говоря, Зенон доказал “лишь” неприемлемость демокритовского (субстанциального) понимания пространства.

Итак, пространство - это не пустота и не вещь. Поэтому Аристотель сделал вывод: пространство - это некие отношения материальных вещей, начав разработку Р-концепции пространства (и времени). Позднее выдающийся вклад в ее развитие внес Г.Лейбниц. Именно она является основой понимания пространства и времени в фундаментальных теориях современного естествознания (далее мы на этом остановимся).

Наконец, обратим внимание: при диалектико-материалистическом понимании материи как неисчерпаемой излишне понятие абсолютной пустоты, пустого пространства , и нет необходимости рассматривать последнее как существующее в том же смысле, что и материальные объекты. Таким образом, есть все основания для отказа от С-концепции, абсолютизирующей известную самостоятельность пространства и времени и, соответственно, для утверждения: пространство и время это всеобщие стороны, моменты движения материи (Р-концепция).

Поскольку пространство и время не обладают самостоятельным бытием, как таковые они не могут быть даны в ощущении,- в ощущении даны объекты (обладающие атрибутом действия), имеющие пространственно- -временные свойства. Поэтому объективность пространства и времени не означает их материальности в точном смысле последнего слова.

Из единства пространства, времени и движения материи следует недопустимость как (1) отрыва пространства и времени от движения материи (при этом материю станет невозможно рассматривать как системно организованную и способную к самодвижению, а пространству и времени будет приписано субстанциальное бытие), так и (2) отождествления пространства и времени с движущейся материей.

Эти крайности на деле (что характерно) тождественны. Ведь в случае (2) пространство и время рассматриваются как некие “виды материи” (рядом исследователей отстаивалась эта точка зрения), т.е. как обладающие предметным бытием (С-концепция). При этом (вспомним Зенона) придется искать некие иные пространство и время как формы существования “исходных”, уходя в “дурную” бесконечность...

Основные свойства пространства и времени.

При анализе этих вопросов необходимо учитывать не только то, что пространство и время неразрывно связаны с движением материи, но и наличие субординации между ними: “Движение есть сущность времени и пространства”. Приведем два соображения в пользу этого тезиса.

Во-первых, пространство и время - это стороны движения материи.

То, что свойства пространства (и времени) в определенных пределах не зависят от отдельных объектов (явлений) еще не означает, подчеркнем, что эти свойства вообще не зависят от материи.

Во-вторых, если бы частицы вещества, образующие тело, обладали только притяжением или только отталкиванием, тело не могло бы иметь конечной протяженности (в одном случае имея нулевые размеры, в другом - бесконечные)( На это указал И.Кант в “докритический” период своего творчества. Это еще раз подтверждает правильность положения, согласно которому ни один объект не может рассматриваться как носитель лишь какого-либо одного вида движения, взаимодействия.). Таким образом, протяженность (основной момент пространства) обусловлена характером движения, взаимодействия частиц материи, именно - единством присущих им отталкивания и притяжения. Ситуация с временем аналогична.

Поскольку сущность пространства и времени - это движение, постольку

·(а) наиболее существенные свойства пространства и времени - это проявление свойств движущейся материи;

Страницы: 1, 2, 3, 4