Движение пространство время как свойства материи. Материя
Наблюдая окружающий мир, сталкиваясь с ним в практической деятельности, человек замечает, что он представляет бесконечное множество различных предметов и явлений, качественно отличающихся друг от друга. Но при всем этом многообразии обнаруживается, что предметы и явления имеют общие черты, позволяющие вычленить из множества различные типы, классы, роды и виды этих предметов. Есть ли в предметах и явлениях окружающего мира общие свойство, присущее всем, единая основа, единая субстанция.
Философы решают этот вопрос по разному.
Идеалисты выводят единство мира из сознания, из психического, идеального. Объективные идеалисты считают, что в основе мира лежит абсолютный дух, что мир – это воплощение духовного начала. Платон, например, говорит: «Материя происходит от Бога, и содержит его в себе». По Гегелю мир и природа являются порождением абсолютной идеи, природа есть «идея в форме инобытия», «погружение понятия во внешность». Субъективные идеалисты сводят единство мира к сознанию, воле субъекта.
Материалисты считают, что единство мира состоит не в его бытии, а в его материальности, а эта последняя доказывается длинным развитием философии и естествознания. Все естествознание пронизано попытками доказать материальное единство мира.
Важнейшие из них:
1. Открытия Коперника, Галилея, Ньютона о гелиоцентрическом строении солнечной системы
2. Закон Ньютона посвященный всемирному тяготению, оказавшийся общим для всех материальных тел, и их комплексов, обладающих массой покоя.
3. Законы сохранения и превращения энергии, клеточная теория и теория Дарвина указали на наличие общих закономерностей в развитии природы.
4. Астрофизика, основываясь на спектральном анализе показала, что на других планетах солнечной системы присутствует ряд химических элементов, что и на Земле. Это доказывает общность единство космических тел.
5. Периодическая система Менделеева отражает единство материи, согласно которому свойства химических веществ и соединений находятся в зависимости от величин их атомных весов.
6. Общие для всех областей законы сохранения массы, энергии, импульса, зарядовой частоты, барионного заряда, изотопического спина, странности и др.
7. Открытый современной наукой факт взаимопревращения элементарных частиц, согласно которому любая элементарная частица может превратиться в любую другую, основой которой является, как полагают физики, кварки, и представителем элементарной частицы в их взаимодействиях выступают кварки.
Существует огромное количество определений материи:
Гегель, например, определяет ее так: «Материя есть абстракция, которая как таковая не может быть нами воспринята. Можно поэтому сказать, что не существует вообще материи, ибо она существует как нечто определенное, конкретное».
Итак, философских определением понятия материи примем определение «материя – философская категория объективной реальности, данная человеку в его ощущениях, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них».
К этому определению материи можно сделать дополнение, что в современном естествознании она может восприниматься как некое «мертвое вещество», являющееся противоположным понятием жизни, душе и духу. В современной физике материя – обозначение некоторой особой точки поля. В современной теории поля не существует некоторой посредствующей субстанции, и каждая сила создает «поле», распространяющееся по способу континуума и действующее на любое тело, помещенное в данное поле. Пустое само по себе пространство обладает единственным свойством содержать в себе поля. По трем видам сил, известным в настоящее время поля делятся не гравитационное (силы тяготения тяжелых масс), электромагнитные (силы притяжения и отталкивания заряженных тел или магнитных тел) и поля ядерных сил (нуклонов ядра). Поскольку всякая энергия есть некая масса, всякая масса есть некая энергия, то и поле представляет собой определенную массу, например электромагнитное поле, создаваемое электроном. Таким образом, напряженность поля – единственная физическая реальность. Материя в данном случае – сингулярность поля (узлы поля).
Движение – в самом общем значении – способ существования материи, ее атрибут, всякое взаимодействие материальных тел и объектов.
Об абсолютности движения можно говорить только в соотнесении с какой-либо точкой пространства, которая мыслится в мировом пространстве в состоянии покоя. Действительное движение всегда относительно, оно есть движение в соотнесении с какой-либо точкой пространства, находящейся в относительном движении или в относительном покое.
Континуум – четырехмерная система координат, дополняющая всеобщую теорию относительности А.Эйнштейна (сила тяжести и ускорение равноценны) временем как четвертой координатой (мир Минковского). Результаты наблюдений, истолкованных теорией относительности Эйнштейна, отклоняются от наблюдений классической механики и электродинамики, только при скоростях, близких к скорости света.
Движение многообразно:
3 группы форм движения:
– в неорганической природе (перемещение, взаимодействие поля, химические взаимодействия, тепловые процессы, агрегатные состояния, звуковые колебания, изменения космических тел и систем)
– в живой природе (совокупность жизненных процессов, обмен веществ, процессы отражения, саморегуляции, воспроизводство, экология)
– в обществе (общественные виды деятельности, высшие формы отражения, целенаправленное преображение действительности)
Типы движения :
1. с сохранением качественного состояния предмета (сохраняется некий набор признаков)
2. с изменением качественного состояния (разрушение, распад, образование нового объекта)
Пространство и время – всеобщие формы бытия материи, ее атрибуты. Не существует материи, не обладающей пространственно-временными свойствами, как не существует пространства и времени самих по себе, вне материи и независимо от нее.
Пространство – есть форма бытия материи, характеризующая ее протяженность, структурность, сосуществование и взаимодействие элементов во всех материальных системах.
Время – форма бытия материи, выражающая длительность ее существования, последовательность смены состояний в изменении, развитии всех материальных систем.
Пространство и время неразрывно связаны, их единство проявляется в движении и развитии материи.
Всеобщие свойства пространства и времени:
– объективность и независимость от сознания человека
– абсолютность как атрибутов материи
– неразрывная связь с движением
– единство непрерывного и дискретного в их структуре
– количественная и качественная бесконечность
Пространство
– метрические (связанные с измерением)
– топологические (связность, симметрия пространства)
– протяженность пространства – означающая рядоположенность и сосуществование различных элементов (точек, отрезков, объектов), связность и непрерывность (прерывность относительна)
– трехмерность пространства
– длительность (последовательность существования и смены состояний тел)
– непрерывность абсолютна (прерывность относительна)
– одномерность, асимметричность, необратимость
Субстанциальная концепция рассматривает пространство и время как особые сущности, которые существую сами по себе, независимо от материальных объектов. Они – арена, на которой находятся объекты и развертываются процессы (как сцена существует независимо от актеров и спектакля, так и пространство и время существуют независимо от объектов и процессов.
Реляционная концепция рассматривает пространство и время объективно-независящими от человека и человечества формами бытия материи, при этом неразрывно связанными с самой материей и ее движением.
Материя,
движение, пространство, время
Введение
Механическое движение
Прямолинейное равномерное движение
Прямолинейное неравномерное движение
Криволинейное движение
Законы движения
Взаимодействие тел
Сила. Второй закон Ньютона
Третий закон Ньютона
Силы в природе и движения тел
Сила всемирного тяготения
Сила тяжести. Вес тела
Сила трения. Трение покоя
Колебания
Пространство и время. Специальная теория относительности
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Окружающий нас мир материален. Материя существует независимо от нашего сознания и действует на наши органы чувств. Одно из основных свойств материи - ее изменчивость. Всевозможные изменения материи называют явлениями природы. Физика - наука о неживой природе, она изучает свойства материи, ее изменения, законы описывающие эти изменения, связь между явлениями.
Однако не свойства материи и не все законы
природы известны и изучены. Естественно стремление человека знать и понимать
окружающий нас мир. Материальный мир един и все в нем взаимосвязано. Эта работа
затрагивает вопросы, которые возникали при изучении движения и взаимодействия
тел и легли в основу раздела физики, который называется ²Механика.²
Механическое движение
движение сила ньютон относительность
Простейшей и в то же время наиболее часто встречающейся и привычной нам формой движения в природе является механическое движение, состоящее в изменении взаимного расположения тел или их частей. Под механическим действием на тело понимают такое воздействие со стороны других тел, которое приводит к изменению состояния механического движения рассматриваемого тела или к его деформации, т.е. к изменению. В общем случае оба эти проявления механического действия на тело сопутствует друг другу.
Наблюдая движущийся по шоссе автомобиль, мы получим представление о его движении. Действительно, при движении изменяются сразу две величины - расстояние и время. Расстояние относится к пространству, время - независимо от движения величина, измеряемая часами. Одно и то же механическое тело, наблюдаемое из разных пунктов, совершает неодинаковые движения. Наблюдателю из одного пункта кажется, что от него убегает автомобиль, а другому, что он приближается к нему. Из этого следует вывод: движение тел относительно разных наблюдателей различно, а само движение относительно. Откуда нужно наблюдать за движением тела, чтобы оно выглядело ²настоящим², абсолютным? Ответ на этот вопрос ученые искали с давних пор.
Развитие механики как науки начинается с III в. до н.э., когда древнегреческий ученый Архимед (287-212 г. до н.э.) сформулировал закон равновесия рычага и законы равновесия плавающих тел. Основные законы механики установлены итальянским физиком и астроном Г. Галилеем (1564-1642) и английским ученым И. Ньютоном (1643-1727).
Механика Галилея - Ньютона называется классической. В ней изучается законы движения макроскопических тел, скорости которых малы по сравнению со скоростью света С в вакууме. Законы движения макроскопических тел со скоростями, сравнимыми со скоростью света, изучаются релятивистской механикой, основанной на специальной теории относительности, сформулированной А. Эйнштейном (1879-1955). Для описания движения микроскопических тел (отдельные атомы и элементарные частицы) законы классической механики неприменимы - они заменяются законами квантовой механики.
Чтобы изучать движение тела, т.е. изменение
положения его в пространстве, нужно уметь определять это положение. Для этого
нужно выбрать тело отсчета, через его любую точку провести оси координат и
описать положение любой точки в пространстве ее координатами. Перемещением
тела, называют направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение
тела с его последующим положением.
Прямолинейное
равномерное движение
Самый простой вид механического движения - это прямолинейное равномерное движение. Скоростью этого движения называют постоянную векторную величину, равную отношению перемещения тела за любой промежуток времени к значению этого промежутка.
Вектор скорости направлен также как вектор перемещения.
Отсюда S=V t Sx=Vx t - проекции векторов на Ось х
Но Sx=x-xo, тогда подставим в Sx=vxt получим x-xo=vxt, или x= xo+ vxt, это уравнение показывает, как координата х тела зависит от времени t. Отсюда можно выразить vx
Смысл величины ²скорость² в следующем:
²Проекция скорости на координатную ось равна изменению координаты в единицу времени. ²
Положение тела относительно: оно
различно относительно разных систем координат. Относительно и движение тела.
Следовательно, и покой и движение относительны. Абсолютно покоящихся тел не
существует: тело, покоящееся относительно одной системы координат, движется
относительно каких-то других систем. Материя существует только в движении.
Прямолинейное
неравномерное движение
Если скорость движения со временем изменяется, то такие движения называются неравномерными. В этом случае определять перемещение по формуле уже нельзя, так как скорость в разных местах траектории и в разные моменты времени различна. Иногда пользуется средней скоростью, но все - таки нужно знать мгновенную скорость.
Если скорость тела за любые равные промежутки времени изменяется одинаково, то такое движение тела называется равноускоренным движением.
²Ускорением тела при его равноускоренном движении называется величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло.²
Если ускорение велико по модулю, то значит, тело быстро набирает скорость (разгоняется) или быстро теряет ее (при торможении).
Замечательным примером прямолинейного равноускоренного движения в природе является свободное падение тела и движение тела, брошенного вертикально вверх. Такие движения изучал еще в ХVI в. Галилео Галилей. Он установил, что эти движения равноускоренные, что ускорение направлено по вертикали вниз и по модулю равно 9,81 м/сек2.
Это ускорение было одинаково для всех тел в
вакууме. Такое падение называется свободным падением. Вниз тело движется с
возрастающей скоростью и скорость каждую секунду увеличивается на 9,81 м/сек.
Вверх брошенное тело движется с убывающей скоростью.
Криволинейное
движение
Зачастую траектории движения представляют собой не прямые, а кривые линии. Это движение в космическом пространстве планет и искусственных спутников Земли, а на Земле - движение транспорта, частей механизмов и др. Криволинейное движение сложнее прямолинейного. При прямолинейном движении направление вектора скорости всегда совпадает с направлением перемещения. При криволинейном движении тела направление вектора скорости изменяется непрерывно. Мгновенная скорость тела в любой точке криволинейной траектории направлена по касательной к траектории в этой точке, т.е. в разных точках имеет различные направления. По модулю же скорость может быть всюду одинаковой или изменяется от точке к точке.
Криволинейное движение с постоянной по модулю скоростью - называется криволинейным равномерным движением. Ускорение при таком движении связано с изменением направления скорости. Криволинейное движение - это движение по дугам окружностей. Поэтому отыскание ускорения сводится к нахождению ускорения при равномерном движение тела по окружности.
Было установлено, что ускорение тела, равномерно движущегося по окружности в любой его точке, центростремительное, т.е. направлено по радиусу окружности к ее центру. В любой точке вектор ускорения перпендикулярен вектору скорости и по модулю ускорение во всех точках одно и то же - а. Модуль ускорения зависит от скорости тела и от радиуса соответствующей окружности.
Движение тела по окружности часто характеризуется не скоростью V движения тела, а промежутком времени, за которой тело совершает полный оборот. Эта величина называется периодом обращения Т. Действительно, за период времени Т тело проходит путь, равный длине окружности 2Пr.
Отсюда скорость движения тела по орбите
Подставив в формулу
это выражение, получим формулу для центростремительного ускорения
Скорость v движения тела по окружности можно
выразить и через частоту n. Частота - величина обратная периоду, n= ;при n
оборотах тело пройдет за 1с путь, равный 2Пnr. Подставив это выражение в
формулу, получим - центростремительное ускорение.
Законы движения
В основе классической динамики лежат три закона Ньютона, впервые сформулированные им в его сочинении ²Математические начала натуральной философии² в 1687 г. первый закон гласит так:
²Всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения и не требует для его поддержания каких-либо воздействий. ²
В этом проявляется особое динамическое свойство
тел, называемое инертностью. А сам закон называют также законом инерции.
Системы отсчета, по отношению к которым выполняется закон инерции называется
инерциальными системами отсчета. Если действия на тело других тел
скомпенсированы, то скорость тела остается неизменной, тело движется без
ускорения (в состоянии покоя тело тоже не имеет ускорения). Системы отсчета,
движущиеся относительно инерциальной системы с ускорением, называется
неинерциальными системами отсчета.
Взаимодействие тел
Если мы наблюдаем ускоренное движение тела, то всегда можем указать другое тело, которое это ускорение вызвало. Оказывается, что оба тела влияют и подвергаются взаимному влиянию.
Опытным путем было установлено, что отношение модулей ускорений этих тел всегда одно и то же и зависит только от того какие тела взаимодействуют. Всем телам присуще свойство инертности. Поэтому говорят, что масса тела - мера его инертности. Если обозначить массы действующих тел через m1 и m2, то можно написать:
отношение модулей ускорений двух
взаимодействующих тел равно обратному отношению их масс.
Сила. Второй закон Ньютона
В качестве меры механического действия одного тела на другое вводится векторная величина, называемой силой. Именно так определял силу Ньютон: ²Приложенная сила есть действие, производимое над телом, чтобы изменить его состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.²
Если свободно падающее тело движется с ускорением, то оно вызвано действием на это тело Земли. Сила, приложенная к нему (или действующая на него) называется силой тяжести.
Если прикрепить к бруску пружину, растянуть ее и отпустить, то брусок движется по опоре с ускорением. На брусок действует сила со стороны пружины - она и вызвала ускорение бруска. Эта сила называется силой упругости. Сила упругости и сила тяжести по своей природе совершенно различные силы, но они сходны в том, что они сообщают ускорения телам, к которым приложены.
И. Ньютон сформулировал свой второй закон так: ²Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорения. ² Математически он выражается формулой F=m a; отсюда.Здесь под F надо понимать результирующую (равнодействующую) всех приложенных к телу сил.
И первой и второй законы справедливы, если движение рассматривать относительно инерциальных систем отсчета.
Третий закон
Ньютона
Нам известно, что произведение массы тела на его ускорение равно приложенной к телу силе. Это значит, что m1a1 равно F1, а - m2a2 равно силеF2. Следовательно,F1= -F2 это равенство выражает третий Закон Ньютона: ²Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению. ²
Эти силы всегда одной и той же природы. Если, например, на одно из тел действует со стороны другого сила упругости, то оно ²отвечает² этому другому телу тоже силой упругости. Уравновешиваться могут лишь силы, приложенные к одному и тому же телу. Законы Ньютона - это проявления того, что мы называем единством природы: силы и тела могут быть разными, но законы одни для всех сил и всех тел. Тело движется по окружности, в этом случае сила направлена к центру окружности, постоянна по модулю и равна по формуле:
Важно понять, что сила, согласно законам
Ньютона, определяет ускорение, а не скорость. Она является причиной изменения
движения. Законы механического движения одинаковы для всех инерциальных систем
отсчета. Это утверждение называется принципом относительности Галилея.
Силы в природе и
движения тел
При рассмотрении механического движения тел приходится иметь дело всего с тремя видами сил: с силой упругости, силой тяготения и силой трения. Все тела состоят из атомов и молекул. Расстояние между ними очень малы, как и сами частицы. Силы взаимодействия между частицами обладают одной особенностью. Если увеличить расстояние между частицами, то силы взаимодействия между ними будут силами притяжения, если уменьшить расстояние то они станут силами отталкивания. Силы упругости возникают при деформации тела. Причиной деформации является движение одних частей тела относительно других. Важная особенность силы упругости состоит в том, что она направлена перпендикулярно поверхности соприкосновения тел. В случае сжатых или растянутых стержней, пружин, шнуров, нитей сила упругости направлена вдоль их осей. Зависимость силы упругости от удлинения (деформации) выражается законом Гука.
где х - удлинение тела (пружины)
к - коэффициент пропорциональности, называемый
жесткостью тела (пружины). Причем удлинение положительно при растяжении и
отрицательно при сжатии. Закон Гука формулируется так: ²Сила
упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна его удлинению и
направлена противоположно направлению перемещения частиц тела при деформации.²
Сила всемирного
тяготения
Так как падающие тела движутся с ускорением, направленным вниз, то на них действует сила, направленная вниз, сила притяжения к Земле. В 1667 г. И.Ньютон высказал предположение, что вообще между всеми телами действует силы всемирного тяготения или гравитационные силы. Одно из самых замечательных свойств сил всемирного тяготения - их универсальность. Все что имеет массу, а масса присуща любому виду материи - должно испытывать гравитационное воздействие. Закон всемирного тяготения записывается так:
где G - гравитационная постоянная
²Тела притягиваются друг к другу с силой, модуль которой пропорционален произведению их масс и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними. ²
Эти силы - дальнодействующие силы, они сообщают
всем телам одинаковое ускорение свободного падения, вызванное земным
притяжением, не зависящее ни от состава, ни от строения, ни от массы самих тел.
Гравитационная постоянная очень малая величина, поэтому мы не замечаем
притяжения обычных тел, окружающих нас, и сами не испытываем к ним притяжения.
Сила тяжести. Вес
тела
Одно из проявлений силы всемирного тяготения - сила притяжения тела к Земле, называемая также силой тяжести. Она направлена к центру Земли. Ее находят по формуле:
где М3-масса Земли, mт-масса тела, R-радиус Земли.
Ускорение, сообщаемое телу силой тяжести и есть ускорение свободного падения, которое обозначают буквой g и оно равно примерно 9,81 м/сек.2 Для силы тяжести можно записать:
Ускорение свободного падения можно считать постоянным, а свободное падение вблизи Земли равноускоренным движением. Вес тела - это сила, с которой тело, вследствие его притяжения к Земле действует на опору или подвес. Сила тяжести и вес тела - это не одно и то же. Сила тяжести - это гравитационная сила, приложенная к телу. Вес тела - это сила упругости, приложенная к подвесу. Вес тела может быть больше силы тяжести. Увеличение веса тела, вызванное его ускоренным движением называется перегрузкой. Причем ускорение тела противоположно ускорению свободного падения. Тело, падая, движется с ускорением потому, что на него действует сила тяжести, направленная вниз. Ускорение постоянно, так как постоянна действующая на тело сила. Ускорение не зависит от массы тела, потому что сама сила пропорциональна массе. Если тело брошено горизонтально или под углом к горизонту, то во всех этих случаях тело движется с ускорением свободного падения и оно не зависит от того, имело ли тело еще и скорость в горизонтальном направлении или нет.
Сила трения. Трение
покоя
В земных условиях трение и сила трения всегда сопутствуют механическому движению. Сила трения возникает при непосредственном соприкосновении тел и всегда направлена вдоль поверхности соприкосновения. Этим она отличается от силы упругости, направленной перпендикулярно этой поверхности. На брусок, лежащий на столе действует сила тяжести и уравновешивающая ее сила упругости деформированного стола - сила реакции опоры. Она направлена перпендикулярно поверхности соприкосновения со столом. Если сила, которую приложили параллельно поверхности соприкосновения тела со столом невелика, тело остается в покое. Силы и компенсируют друг друга. Но на тело действует еще одна сила, равная по модулю. Это и есть сила трения покоя. Главная особенность ее в том, что она по модулю равна приложенной к телу силе, но направлена противоположно. Только при некотором определенном значении силы тело сдвинется с места и начнет скользить. Эта определенная сила будет max, когда она станет хоть немного больше тело получит ускорение. Если на брусок положить груз и прижать рукой (т.е. увеличить силу), то max увеличится во столько раз, во сколько раз увеличится приложенная сила. Эту силу иногда называют силой нормального давления. По модулю она равна силе реакции опоры. Можно записать, что максимальная сила трения равна, где - коэффициент трения
Следовательно: Максимальная сила трения покоя пропорциональна силе нормального давления. Сила трения покоя мешает начать движение, но иногда служит причиной начала движения. Например, при ходьбе сила трения покоя, действующая на подошву сообщает нам ускорение. Когда тело получает ускорение и начинает скользить по поверхности другого тела на него продолжает действовать сила трения. Однако это уже другая сила трения. Ее называют силой трения скольжения. По модулю она почти равна max, но направлена всегда в сторону, противоположную направлению движения. Эта самая важная особенность силы трения. Ее находят по формуле: отсюда коэффициент трения. Коэффициент трения меньше единицы, он зависит из каких материалов сделаны оба тела и как обработаны из поверхности, но не зависит от площади соприкосновения их. Трения без смазки называют сухим трением. Смазка уменьшает силу трения. Сила жидкого трения много меньше силы сухого трения. Она зависит от направления движения, от значения скорости и формы. Лучшей считается обтекаемая форма. Сила трения уменьшает значение скорости тела и оно в конце концов останавливается. Тормозной путь пропорционален квадрату начальной скорости. Это нужно помнить машинисту. Если увеличить скорость поезда вдвое, то потребуется вчетверо больший путь до остановки.
Наряду со скоростью важной характеристикой движения является импульс тела - векторная величина, равная произведению массы тела на его скорость - mv. Согласно современной терминологии второй закон Ньютона гласит: ²Скорость изменения импульса материальной точки равна действующей на нее силы.²
Импульс и энергия - особые величины. Они обладают свойством сохранения и играют важную роль в механике и во всех разделах физики.
Изменение импульса равно произведению силы на время ее действия.
Сохранение импульса неизменным возможно только в замкнутой системе, где нет взаимодействия с внешними телами. В незамкнутой системе импульс изменяется.
Важный пример проявления и практического применения закона сохранения импульса - это реактивное движение. В отличие от других транспортных средств ракета может двигаться, не взаимодействуя ни с какими другими телами, кроме продуктов сгорания, содержащегося в ней самой топлива.
В ньютоновской механике считается, что масса
тела не зависит от его скорости. Однако это вовсе не означает, что всегда при
движении тела его масса остается постоянной. Она может изменяться и примером
движения тела переменной массы может служить полет ракеты на активном участке
ее траектории. Продукты сгорания запасенного в ракете топлива выбрасываются
через сопло двигателя, и масса ракеты уменьшается. Возникающая реактивная сила
характеризует механическое воздействие на ракету, вытекающей из нее струи газа.
Колебания
Колебания - очень распространенный вид механических движений. Примером механических колебаний являются колебания маятника. Маятником называется тяжелое тело, подвешенное на нити к одной точке. Отклоняя его от положения равновесия, мы сообщаем ему потенциальную энергию mgh. Если мы опустим маятник он падает по круговой орбите, радиус которой равен длине нити. Потенциальная энергия периодически переходит в кинетическую. Этим и обусловлены колебания маятника. Время полного колебания называется амплитудой колебания. При очень малых отклонениях период колебания не зависит от массы маятника и равен:
Колебания характеризуются также частотой - числом колебаний в единицу времени. Между периодом колебаний и его частотой существует связь.
Как и другие движения, колебательное движение характеризуется скоростью и ускорением. Обе эти величины изменяются от точки к точке, от одного момента к другому. В точках максимального отклонения от положения равновесия скорость равна нулю в этих точках тело останавливается, чтобы начать движение в обратном направлении. В точке равновесия скорость максимальна. В точках максимального отклонения ускорение максимальное, потому что сила упругости максимальна. В точке равновесия ускорение равно нулю, так как в этой точке сила равна нулю. Через каждый период Т модуль и направление векторов скорости и ускорение повторяются.
Пространство и
время. Специальная теория относительности
Пространство и время как всеобщие и необходимые формы бытия материи являются фундаментальными категориями в современной физике и других науках. Ньютоновская концепция пространства и времени оказалась господствующей вплоть до конца ХIХ в. Основные положения ее заключаются в следующем: Пространство считалось бесконечным, плоским, прямолинейным. Оно рассматривалось как абсолютное, пустое, однородное и изотропное (нет выделенных точек и направлений) и выступало в качестве ²вместилища² материальных тел, как независимая инерциальная система.
Время понималось абсолютным, однородным, равномерным текущим. Оно идет сразу и везде во всей Вселенной, ²единообразно и синхронно² и выступает как независимый от материальных объектов процесс длительности.
Абсолютное время и пространство служили основой для преобразований Галилея - Ньютона, посредством которых осуществлялся переход к инерциальным системам. До ХIХ в. физика была в основном физикой вещества, но изучение электродинамики, оптики выявило недостаточность одной классической механики для полного описания явлений природы. Специальная теория относительности, созданная в 1905 г. А.Эйнштейном, стала результатом обобщения и синтеза классической механики Галилея-Ньютона и электродинамики Максвелла-Лоренца.
²Она описывает законы всех физических процессов при скоростях движения, близких к скорости света, но без учета поля тяготения. При уменьшении скоростей движения она сводится к классической механике, которая, таким образом оказывается ее частным случаем.²
Для всех физических процессов скорость света обладает свойством бесконечной скорости, чтобы ее достичь требуется бесконечное количество энергии. Что осуществить невозможно. Скорость света является, предельной скоростью распространения материальных воздействий. Теория относительности Эйнштейна разрушила непрочные основы классических понятий пространства и времени. Она основывалась на двух постулатах.
Первый постулат - принцип относительности: все инерциальные системы отсчета эквивалентны друг другу в отношении постановки в них любых физических экспериментов.
Второй постулат - скорость света является постоянной во всех инерциальных системах отсчета и не зависит от движения источника и приемника, она одинакова во всех направлениях и равна 300 тыс. км/сек.
Выводы из положений специальной теории относительности:
Сокращение длины. Движение любого объекта влияет на измеренную величину его длины. Неподвижному наблюдателю длина космического корабля показалась бы короче на величину, зависящую от скорости корабля.
Замедление времени. В быстро движущемся космическом корабле время течет медленнее, чем в лаборатории неподвижного наблюдения. Эффект замедления времени касается буквально всего, включая процессы и даже биологические ритмы экипажа. Эффект замедления времени подтвержден многими экспериментами с космическими лучами.
Увеличение массы. Эйнштейн обнаружил еще одно следствие своей теории: масса тела зависит от скорости его движения чем ближе скорость тела к скорости света, тем больше становится его масса. При достижении телом скорости света, его масса возросла бы до бесконечности. Но достичь ее невозможно, так как требуется бесконечная энергия. В том же 1905 г. Эйнштейн установил связь между массой и энергией.
²Масса тела есть мера содержащейся в нем энергии.²
Так, в науке появилось знаменитое соотношение:
где Е-полная энергия тела; его масса покоя;
с-скорость света;
Окружающий нас мир имеет три измерения. Но специальная теория относительности утверждает, что время нельзя рассматривать как нечто отдельное, неизменное. Немецкий математик Минковский высказал предположение, что три пространственные и одна временная размерность связаны между собой. Все события во Вселенной должны происходить в четырехмерном пространстве - времени. Эйнштейн быстро оценил преимущество такого описания для своей теории. Специальная теория относительности поистине произвела в революцию в нашем понимании пространства, времени, Вселенной. В отличие от пространства, в каждую точку которого можно снова и снова возвращаться - оно как бы обратимо, время - необратимо и одномерно. Оно течет из прошлого, через настоящее к будущему. Пространство - однородно и изотропно, а время однородно, эти свойства связаны с законами сохранения.
КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ МОДУЛЯ
Тема «Материя и движение, пространство и время» имеет важное значение для формирования мировоззрения студентов. Цель лекции - раскрыть взаимосвязь категорий материи, движения, пространства и времени.
Особое внимание уделяется проблеме движения и разных подходов его осмысления, а также научному обоснованию положений философии относительно пространства и времени.
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
1. Развитие представлений о связи материи и движения в истории философии
2. Понятие движения, его свойства, типы и формы
3. Проблемы источника движения
4. Пространство и время
1. РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О СВЯЗИ МАТЕРИИ И ДВИЖЕНИЯ В ИСТОРИИ ФИЛОСОФИИ
Одним из фундаментальных принципов современного взгляда на мир является утверждение о неразрывности материи и движения. Материя не может существовать сама по себе как неизменное статичное образование. Она приобретает свой статус бытия и действенности только в связи с движением.
На протяжении всей истории философской мысли разрабатывалось мыслителями учение о движении.
Так, древнегреческие философы (Фалес, Анаксимен, Гераклит) рассматривали материальные начала вещей как непрерывно изменяющиеся, находящиеся в вечном движении. Атомисты Демокрит, Эпикур, Лукреций Кар считали движение атрибутом материи.
Однако, верно схватывая общий вид картины, представления древнегреческих философов о природе движения все же носили умозрительный характер (т.е. не имели естественнонаучного подтверждения).
Дальнейший шаг в изучении природы движения был сделан мыслителями XVII - XVIII в.в. Они придерживались двух противоположных взглядов на соотношение материи и движения. Первый рассматривал движение в исключительно механической форме (Декарт, Ньютон, Гоббс). В частности, по мнению Гоббса, движение - это перемена места, т.е. оставление одного места и достижение другого. Такое представление о движении не было случайным: в этот период получила преимущественное развитие наука механика. Поэтому среди ученых сложилось убеждение, что механическое перемещение есть единственная форма движения.
Данный подход невольно создавал представление о том, что движение может быть вызвано внешней силой (и содержал возможность теологического вывода о первотолчке, т.е. о Боге).
Второй взгляд исходил из принципа самодвижения материи, который был сформулирован еще античными диалектиками (Бруно, Бэкон, Спиноза).
Английский мыслитель Толанд вступает в полемику со Спинозой и всеми теми, кто считал материю бездейственной. По мнению Толанда, такой взгляд на материю мог укорениться потому, что пространственное движение отдельных вещей не отличалось философами от движущей силы (или активности материи). Первое есть только смена пространственного состояния вещи, и является результатом действия на вещь внешней силы. Вторая - активность материи - присуща материи, является ее внутренним атрибутом.
Признание атрибутивного характера движения требовало признания его несотворимости и неуничтожимости. Толанд не вмешивается в споры о несотворимости и неуничтожимости движения. Его единственная забота - доказать, что материя по необходимости такая же активная, как и протяженная. Поэтому те, кто считают материю созданной, могут верить в то, что Бог первоначально наделил ее активностью, как и протяженностью. Те же, кто считают ее вечной, могут думать, что она вечно деятельная. Но в любом случае, материя и движение, с точки зрения Толанда, не могут быть уничтожены.
Большое значение для развития учения о движении имели идеи выдающегося представителя немецкой классической философии Гегеля. Хотя он и отрицал развитие в природе (она лишь «разнообразится» в пространстве), но высказывал глубокие мысли о противоречии как источнике развития. Гегель открыл наиболее общие законы движения. Но поскольку он был идеалистом, то его диалектика носила мистический характер (речь шла о развитии Идеи, Мирового Духа).
Маркс и Энгельс известны как создатели материалистической диалектики. Основоположники марксизма соглашаются с Гегелем в том, что диалектика является философской методологией, которая требует рассматривать явления в системе присущих им связей и с учетом развития объектов. Однако их не устраивает идеалистический характер диалектики. Маркс и Энгельс справедливо подчеркивают оторванность гегелевской диалектики от реальных процессов природной и социальной действительности.
Заслугой Маркса и Энгельса является то, что они впервые в истории философии придали диалектике материалистический характер. Это позволило преодолеть ограниченность теории Гегеля, в которой диалектика останавливается только на анализе движения идей. Теперь в поле исследования оказались природные и социальные явления.
В диалектическом материализме понятие движения охватывает все изменения и процессы, происходящие во Вселенной, начиная от пространственного перемещения и кончая мышлением. Энгельс отмечает, что движение не сводится только к пространственному перемещению. Движение в применении к материи - это изменение вообще. Согласно классикам марксизма, движение принадлежит материи в качестве ее атрибута и представляет собой самодвижение.
2. ПРОБЛЕМА ИСТОЧНИКА ДВИЖЕНИЯ
Вопрос об источнике движения является фундаментальной проблемой философии, рассматриваемой с древних времен.
Экскурс в историю развития представлений о связи материи и движения позволяет выделить два подхода к данной проблеме, которые могут носить как материалистический, так и идеалистический характер. Первый источник связан с выводом о наличии у всякого движения внешнего источника.
Представители другого подхода разрабатывали идею самодвижения материи.
Многие исследователи считают, что идея самодвижения должна удовлетворять, прежде всего, материалистическому монизму: его принципу самоорганизации и самодезорганизации (под влиянием внутренних противоречий).
Под самоорганизацией имеется в виду процесс, в ходе которого создается, воспроизводится или совершенствуется организация сложной динамической системы без участия внешних сил или причин. Процессы самоорганизации носят спонтанный характер.
Большинство авторов учебников по философии придерживается данного направления мысли об источнике движения. На вопрос, каким образом происходит возникновение в мире новых систем, они ссылаются на синергетику: флуктуация (от лат. fluctuacio - колебание, случайное отклонение) - всеобщая форма изменения.
Один из основателей синергетики И. Пригожин (бельгийский ученый русского происхождения) считает, что возникновение жизни на Земле и многие социальные процессы укладываются в построение синергетики.
Другие объяснения, не удовлетворяющие принципу материалистического монизма, авторами учебной литературы ставятся под большое сомнение и не принимаются всерьез (концепция «творческой эволюции» и «эмерджентной эволюции». Так, А.Бергсон источник качественных изменений видел в «потребности творчества» сверхсознания. Представители концепции «эмерджентной эволюции» движущую силу качественных изменений видели в «низусе» (лат. nisis - порыв, устремление) - в стремлении к высшему началу.
Однако среди философов и ученых существуе мнение, что идея самодвижения материи (со ссылкой на синергетику) все же не приближает к поиску истины. Прежде всего не всех может удовлетворить расплывчатое утверждение о том, что причина движения материи в самом движении (она есть выражение ее внутренней активности, т.е. представляет собой самодвижение). Их позиция сводится к следующим утверждениям.
В духе всех языков мира материя продолжает оставаться тем, из чего состоят тела (другими словами, веществом). Развитие физики подтвердило: то из чего состоят тела, движется. В связи с этим некоторые из представителей науки и атеизма стали делать упор на то, что материя неотделима от движения.
Но в то же время движение характеризует и психическую жизнь.
Поэтому часть ученых и философов считает, что применительно к психической жизни более гибким и значительным понятием выступает понятие энергии.
Во все времена и на всех языках энегия есть то, что движет (сила). Что касается понятия движения, то оно само по себе бескачественно и может быть прилагаемо к чему угодно (движение стрелки циферблата, движение гонимого ветром песка, движение руки, движение электоронов, движение души и т.д.).
Разумеется, и все энергии (механическую, тепловую, атомную, элетромагнитную и др.) при желании можно свести к движению. В этом случае нейтральное слово “движение” нужно дополнять теми или иными оговорками ради избежания вопроса о его причине. Но вопроса все равно не избежать: движение должно иметь какую-то причину. Нет смысла прикрываться тавтологией: причина движения в самом движении (противоречия сами по себе как нечто безличное не снимают остроту вопроса).
Оставившие свой след в истории человечества философы, ученые, писатели, поэты видели и видят в природе не механические (случайные и спонтанные) комбинации вещества, а проявления жизни Вселенной. Вселенная в их представлении выступала не как некое бессмысленное вместилище для вечно движущейся материи, а как таинственное Целое, движимое духовным принципом или творческой энергией.
Таким образом, на протяжении веков и тысячелетий люди всегда стремились увидеть за “видимым” “невидимое”. Их догадки и рассуждения в явной и неявной форме содержали зачатки сложнейшей теории о психической энергии…
Идея, что духовный принцип, или Душа Мира, или Мировой Разум (или, как мы говорим, психическая энергия) существует наряду с материей-веществом, - идея старая и в истории философии повторяется бесчисленное множество раз. В этом сходятся самые разнообразные мыслители - и Платон, и Эпикур, и Пифагор, и Декарт, и Спиноза, и Дж. Бруно, и М.В. Ломоносов, и Вл. Соловьев, и А. Эйнштейн и др.
В книге «Основы миропонимания новой эпохи» А.К. Клизовский пишет: «Основная ошибка большинства мыслителей современного западного человечества состоит в том, что они считают Дух и Материю элементами разными, друг другу противоположными, между тем как Дух и Материя едины и являются двумя полюсами одного и того же Первичного Элемента… Вся беспрерывность космического творчества, проявляющаяся в бесконечном разнообразии всевозможных форм жизни, заключается в различных сочетаниях Духа и Материи, обладающими разными вибрациями»1.
Сегодня в науке уже используется понятие «информационное поле Вселенной». Этот термин появился недавно и заменил старое понятие Мирового Разума2.
Вышеизложенное дает возможность сделать вывод о том, что психическая энергия - атрибут Вселенной…
Что касается первичного происхождения психической энергии, то оно теряется в космической неизвестности так же, как и происхождение всех энергий (в т.ч. и материи).
Психические явления отличаются от мира вещественного и подчиняются своим, особым законам. Вся сложность жизни человеческого тела находится в зависимости от психической энергии. В то же время между всеми энергиями, действующими в теле человека, существует тесная связь. Однако энергии человеческого организма не равноправны (у каждой - химической, тепловой, витальной, электромагнитной, психической - своя роль). Физико-химические энергии лежат в основе тела человека, но произвольными движениями командуют не они, а психическая энергия человека.
Есть все основания выделить психические феномены в особую энергию, находящуюся в тесной взаимосвязи с энергиями Вселенной.
Качественно психическая энергия не может быть ниже материи-вещества. Материя и сознание (дух) - это две стороны объективной реальности (Абсолюта).
В настоящее время мировая наука выходит на новый этап своего развития (за счет возникновения комплексных научных дисциплин, объединяющих в себе методы, понятия, теории и достижения нескольких наук и научных направлений). Примером их является не только синергетика. В частности, парапсихология концентрирует в себе узловые вопросы и проблемы психологии, медицины, физики, биологии, космогонии, философии1. Изучение всех этих вопросов синтезной наукой существенно изменит лицо современного естествознания, приведет к прогрессу в решении фундаментальных, методологических проблем науки, в том числе и к более глубокому пониманию сущности материи и движения, источника движения.
3. ПОНЯТИЕ ДВИЖЕНИЯ, ЕГО СВОЙСТВА, ТИПЫ И ФОРМЫ
Движение - это способ существования материи, ее всеобщий атрибут. В самом общем виде под движением понимают всякое изменение. Движение - это и обмен веществ в клетках организма, и взаимное превращение элементарных частиц, и расширение физического мира, и обмен деятельностью между людьми, и мышление.
Основными свойствами движения являются единство изменчивости и устойчивости, прерывности и непрерывности, абсолютности и относительности.
Любой объект материи существует благодаря тому, что в нем воспроизводятся определенные типы движения. При их уничтожении объект прекращает свое существование, переходит в другие объекты, характеризующиеся, в свою очередь, определенным набором типов и форм движения.
В то же время обыденное сознание противопоставляет движение покою. Однако предметы, которые мы называем покоящимися, на самом деле находятся в состоянии движения. Так, наш дом покоится относительно поверхности Земли, но он вращается вместе с Землей в пространстве относительно Солнца. Вместе с Землей и Солнцем он вращается вокруг центра нашей Галактики.
Далее. Если посмотреть на дом в электронный микроскоп, то обнаружится, что он находится в состоянии какого-то бурлящего движения, где одни частицы постоянно переходят в другие. И это можно сказать о любом объекте окружающего мира.
Однако при всех изменениях того или иного объекта сохраняется, воспроизводится во времени некоторый набор признаков, который позволяет говорить о нем как определенном объекте, отличном от других объектов.
Таким образом, понятие покоя представляет собой обозначение тех состояний движения, которые обеспечивают стабильность объекта, сохранение его качества. Поэтому покой относителен, а движение абсолютно. Движение абсолютно, так как реализует процесс перехода вещей в качественно новые структурные образования.
Методологическое значение покоя заключается в том, что он выступает существенной функцией дифференциации материи, производит ее деление на конкретные предметные образования, имеющие свою внутреннюю определенность, позволяющую им отличаться друг от друга. Т.о., с покоем связана дискретность материальных образований.
В связи с вышеизложенным правомерно выделить два основных типа движения. Первый тип - это движение, когда сохраняется качество предмета. Кроме него существует один тип движения, связанный с переходом от одного качества к другому, с изменением качественного состояния предмета. Это может быть распад предмета на составляющие его элементы. Но может быть и более сложный процесс, когда благодаря взаимодействию объекты образуют сложную систему.
Процессы, связанные с преобразованием качества предметов, с появлением новых качественных состояний, характеризуются как развитие.
Выделяют две разновидности развития. Первая разновидность - это процессы качественных превращений, не выходящие за рамки соответствующего вида материи, определенного уровня ее организации. Вторая - процессы перехода от одного уровня к другому.
Примером первой разновидности развития является эволюция звезд, а примером второй - переход от неорганической природы к органической.
Изменения, происходящие с вещами и явлениями, качественно разнообразны и зависят от специфических видов (уровней) материи. Поэтому все бесконечное многообразие движений, реализующихся в мире, объединяют в определенные формы движения, понимая под последними способы изменения качественно определенных видов материи. Друг от друга все формы движения отличаются следующими признаками: 1) спецификой объекта (носителя движения и покоя); 2) своеобразием происходящих с ним изменений и способов его устойчивости; 3) наличием особых законов движения, характерных именно для данных объектов.
Идея о формах движения материи и их взаимосвязи выдвинута Ф. Энгельсом. Он выделил 5 форм движения: механическая (перемещение тел в пространстве), физическая (тепловые, электрические, магнитные и др. процессы), химическая (взаимодействия атомов и молекул), биологическая (развитие и функционирование живых организмов), социальная (общественные явления и процессы).
В учении о формах движения Ф.Энгельс показывает, что каждая из них имеет свой определенный тип материального носителя. Формы движения материи различаются по степени сложности (одни из них являются высшими, другие - низшими). Высшие формы движения на основе низших, но не сводятся к ним.
Современная наука изучает ряд новых форм движущейся материи: минеральную, геологическую, планетарную, термоядерную и др. По-новому поставлена проблема взаимоотношения физических и химических форм движения: с одной стороны, химическая форма движения возникает из взаимодействий микромира, а с другой стороны, является условием появления молекулярного-физического движения.
В новом свете предстала и проблема соотношения механического и физического движения. Если наука XIX в. рассматривала механические процессы как генетическую основу физической формы движения, то наука XX в. перестала рассматривать механическое движения как фундамент физических процессов (напротив, оно обусловливается глубинными процессами взаимопревращения элементарных частиц). Более того, механическое движение не связано с каким-либо отдельно взятым структурным уровнем материи. Это скорее аспект (срез), характеризующий взаимодействие нескольких уровней. При этом нужно различать квантово-механическое движение, характеризующее взаимодействие элементарных частиц и атомов. И макромеханическое движение макротел.
Все формы движущейся материи связаны друг с другом. Однако высшие формы движения нельзя свести (редуцировать) целиком и полностью к низшим формам. Например, развитие человеческого общества невозможно понять, опираясь только на биологические закономерности (не принимая во внимание особенности социального развития и связи с Космосом).
Редукция сложных форм движения к простейшим называется механицизмом. В то же время недопустимо игнорировать генетические связи между качественно различными формами движения.
Современная наука показывает, что мир, в котором мы живем, является только одним из возможных миров. Причем оказывается, что уже в особенностях взаимодействия элементарных частиц заложены определенные предпосылки, возможности для развертывания более сложных форм движения… Человек и человеческое общество предстают как такая организация материи, которая обусловлена свойствами всей Метагалактики, фундаментальными характеристиками Космоса.
4. ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ
Наряду с движением атрибутивными способами существования материи являются пространство и время. В мире нет материальных система, не обладающих пространственно-временными свойствами.
Пространство - это философская категория, которая характеризует протяженность, структурность, сосуществование и взаимодействие элементов во всех материальных системах. Время - это философская категория, выражающая длительность существования различных форм бытия, последовательность смены состояний в изменении и развитии материальных систем.
Понятие пространства имеет смысл лишь постольку, поскольку сама материя дифференцирована, структурирована. Если бы мир не имел сложной структуры, если бы он не расчленял на предметы, которые в свою очередь не членились бы на элементы между собой, то понятие пространства не имело бы смысла. Также и понятие времени имеет смысл постольку, поскольку мир находится в состоянии движения и развития.
Следует оговориться, что в философии проблема пространства и времени разработана преимущественно по отношению к материальному бытию. Вопрос же о пространственно-временных параметрах духовных явлений весьма сложен и не имеет однозначного решения.
В истории философии и науки сформировались две основные концепции пространства и времени: 1) субстанциальная и 2) реляционная.
Согласно субстанциальной концепции, пространство и время представляют собой особые самостоятельные сущности, независимые в своем существовании от мира вещей (Демокрит, Ньютон). В этой концепции пространство - это огромное вместилище вещей и явлений. И если мир вдруг исчезнет, то от него останется все-таки некий пустой «ящик» - абсолютное, «чистое» пространство. Время же в этой концепции - непрерывная, «чистая» длительность. Время течет как бы само по себе, вне связи с материальными явлениями.
В отличие от Ньютона, Лейбниц рассматривает пространство и время не как особые субстанциальные сущности, а как формы существования материи. Эта концепция получила название реляционной (от лат. «релятивус» - относительный). Идея ее уже содержалась во взглядах Аристотеля. В рамках реляционной концепции пространство и время связаны со свойствами самих объектов.
Реляционная трактовка пространства и времени преобладает в современной науке. Тем не менее, нужно оговориться, что отрицание «ньютоновского» (вселенского, абсолютного) пространства имеет только научно-практическое значение, но неприемлемо для философии.
Если вместо «абсолютное» пространство и время сказать просто «пространство и время Вселенной», то станет очевидной правильность и логичность утверждения Ньютона. При этом не нужно считать их неподвижными и неизменными, как считали в прежние времена…
Точка зрения на субстанциальный или реляционный характер пространства и времени может разделяться как материалистами, так и идеалистами.
Значительным шагом в понимании природы пространства и времени было создание теории относительности А. Эйнштейна. Специальная теория относительности (1905 г.) доказала, что в реальном мире пространственные и временные интервалы меняются при переходе от одной системы отсчета к другой. При увеличении относительной скорости движения системы отсчета пространственные интервалы сокращаются, а временные растягиваются.
Теория относительности также показала, что в природе существует единое пространство-время, а отдельно пространство и отдельно время выступают как его своеобразные проекции, на которые оно по-разному расщепляется в зависимости от характера движения тел.
Абстрагирующая способность человеческого мышления разделяет пространство и время, полагая их друг от друга. Но для описания и понимания мира необходима их совместность (чтобы описать какое-либо событие, недостаточно определить только место, где оно происходило; важно указать время, когда оно происходило).
Идеи специальной теории относительности получили дальнейшее развитие в общей теории относительности (1916 г.). Она показала, что геометрия пространства-времени определяется характером поля тяготения, которое, в свою очередь, определено взаимным расположением тяготеющих масс. Так, вблизи больших тяготеющих масс происходит искривление пространства (его отклонение от евклидовой метрики) и замедление хода времени.
К важнейшим свойствам пространства и времени относятся: объективность, абсолютность, относительность, бесконечность (времени), безграничности (пространства).
Объективность пространства и времени выражается в том, что они существуют реально, как и сама материя, независимо от сознания и воли людей. Абсолютность пространства и времени состоит в том, что они являются всеобщими и необходимыми формами существования материи. Относительность пространства и времени выражается в том, что их характеристики определяются состоянием движущей материи, т.е. зависят от особенностей строения объектов (что подтверждается специальной и общей теорией относительности А. Энштейна).
Общими для пространства и времени являются их метрические и топологические протяженностью материальных образований и временными отношениями, возникающими каждый раз между этими протяженностями.
Топологические свойства времени - это одномерность, необратимость, последовательность.
Топологические свойства пространства - трехмерность, обратимость свойства.
Метрические свойства пространства и времени характеризуются, непрерывность (континуальный порядок).
Специфические черты, существующие между пространством и временем: 1) пространство трехмерно, а время одномерно (оно течет от прошлого через настоящее к будущему); 2) пространство выражает протяженность материальных образований, а время - длительность их существования и последовательность развития; 3) пространство характеризуется симметрией и асимметрией, а время асимметрично.
Формы пространства и времени: реальное, перцептуальное и концептуальное пространство и время.
Реальное пространство и время - это свойства и отношения этих форм в сфере объективно реальности. Перцептуальное пространство и время - это отражение в сознании реальных пространственно-временных характеристик. Концептуальное пространство и время - это их абстрактные модели и структуры, которые выступают средствами научного описания и познания реального и перцептуального пространства и времени.
В соответствии с основными сферами материального мира (неживая природа, жизнь и общество) различают пространство и время в неживой, живой и социально организованной материи.
В неживой материи пространственно-временные свойства неоднородны и отличаются между собой рядом особенностей на уровне мега-, макро- и микромира. Современные космологические представления допускают, что Большая Вселенная состоит из множества миров, аналогичных нашей Метагалактике. В этих мирах могут быть принципиально иные формы пространства и времени.
С появлением живой природы возникает особое, биологическое пространство-время, которое обладает особой молекулярной организацией, получившей название асимметрии «правого» и «левого». Большинство органических молекул может существовать в двух формах, отличающихся пространственной ориентацией одних и тех же группировок атомов. Причем форме с «правосторонней» группировкой соответствует зеркальная ей «левосторонняя». В живых же системах составляющие их молекулы имеют лишь «левосторонние» формы.
Живая материя имеет специфику не только пространственной, но и временной организации. Например, у животных имеется два основных измерения времени. Один врожденный, эндогенный, основанный на системе внутриклеточных часов и взаимодействии клеток. Второй - механизм условных рефлексов на время, позволяющий устанавливать временные связи со средой.
Социальное пространство - это форма общественного бытия, в которой локализуется деятельность человека по определенным сферам с точки зрения места ее проявления.
Социальное время - это форма общественного бытия, в которой осуществляется расчлененность человеческой деятельности с точки зрения ее продолжительности в рамках отдельных исторических периодов.
Социальное пространство и время имеют сложную структуру. Проблема полиструктурности социального пространства-времени является предметом дискуссий и обсуждений в философской литературе. Особую важность приобретает анализ пространственно-временной структуры на разных этапах истории общества, а изучение механизмов ее изменения и развития как важного аспекта динамики социально организованной материи.
В связи с научно-техническим прогрессом человек все в большей степени покоряет земные и космические пространства. Расстояние уже не разделяет людей так, как раньше. Ускоряется также и темп жизни во всех областях. Современная наука постоянно расширяет наши представления о пространстве и времени. И нет сомнения, что последующие успехи ее приведут к раскрытию еще более удивительных свойств пространства и времени.
СПИСОК ОСНОВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Введение в философию: Учебник вузов. В 2-х ч. Ч. II. - М., 1990.
2. Алексеев П.В., Панин А.В. Философия: Учебник. 2-е изд., перераб. и доп. - М., 1997.
3. Философия: Учебное пособия (Под ред. проф. В.Н. Лавриненко). - М., 1996.
4. Философия: Учебное пособие для студентов вузов (под общ. ред. проф. Ю.А. Харина). 3-е изд., доп. и исправл. - Минск, 2000г.
СПИСОК ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Из всех форм бытия наиболее распространенной является материальное бытие.
В философии существует несколько подходов к понятию (категории) "материя":
материалистический подход, согласно которому материя есть основа бытия, а все иные бытийные формы - дух, человек, общество - порождение материи; по утверждению материалистов, материя первична и представляет собой наличное бытие;
объективно-идеалистический подход - материя объективно существует как порождение (объективизация) независимо от всего сущего первичного идеального (абсолютного) духа;
субъективно-идеалистический подход - материи как самостоятельной реальности не существует вообще, она лишь продукт (феномен - кажущееся явление, "галлюцинация") субъективного (существующего только в виде сознания человека) духа;
позитивистский - понятие "материя" ложно, поскольку его нельзя доказать и полностью изучить при помощи опытного научного исследования.
В современной российской науке, философии (как и в советской) утвердился материалистический подход к проблеме бы-
тия и материи, согласно которому материя есть объективная реальность и основа бытия, первопричина, а все иные формы бытия - дух, человек, общество - проявления материи и производны от нее.
2. Элементами структура материи являются:
Социум (общество).
Каждый элемент материи имеет несколько уровней.
Уровнями неживой природы являются:
Субмикроэлементарный (кварки, глюоны, суперструны -мельчайшие единицы материи, меньшие, чем атом);
Микроэлементарный (адроны, состоящие из кварков, электроны);
Ядерный (ядро атома);
Атомарный (атомы);
Молекулярный (молекулы);
Уровень единичных вещей;
Уровень макротел;
Уровень планет;
Уровень систем планет;
Уровень галактик;
Уровень систем галактик;
Уровень метагалактик;
Уровень Вселенной, мира в целом.
К уровням живой природы относятся:
Доклеточный (ДНК, РНК, белки);
Клеточный (клетка);
Уровень многоклеточных организмов;
Уровень видов;
Уровень популяций;
Биоценозы;
Уровень биосферы в целом.
К уровням социума относятся:
Отдельный индивид;
Коллективы разных уровней;
Социальные группы (классы, страты);
Отдельные общества;
Государства;
Союзы государств;
Человечество в целом.
3. Характерными чертами материи являются:
Наличие движения;
Самоорганизация;
Размещенность в пространстве и времени;
Способность к отражению.
4. Движение - неотъемлемое свойство материи. Выделяются:
Механическое движение;
Физическое движение;
Химическое движение;
Биологическое движение;
Социальное движение.
Движение материи:
Возникает из самой материи (из заложенных в ней противоположностей, их единства и борьбы);
Всеобъемлюще (движется все: отталкиваются и притягиваются атомы, микрочастицы; идет постоянная работа живых организмов - работает сердце, система пищеварения, осуществляются физические процессы; движутся химические элементы, движутся живые организмы, движутся реки, осуществляется круговорот веществ в природе, постоянно развивается общество, Земля, другие небесные тела движутся вокруг своей оси и вокруг Солнца (звезд); звездные системы движутся в галактиках, галактики - во Вселенной);
Постоянно (существует всегда; прекращение одних форм движения замещается возникновением новых форм движения). Движение также может быть:
Количественным - перенос материи и энергии в пространстве;
Качественным - изменение самой материи, перестройка внутренней структуры и возникновение новых материальных объектов и их новых качеств.
Количественное движение (самоизменение материи) делится на:
Динамическое;
Популяционное.
Динамическое движение - изменение содержания в рамках старой формы, "раскрытие потенциала" прежних материальных форм.
Популяционное движение - кардинальное изменение структуры объекта, которое приводит к созданию (возникновению) совершенно нового объекта, переходу от одной формы материи к другой. Популяционное движение-изменение может происходить как эволюционно, так и "эмержментно" (путем ничем не обусловленного "взрыва").
5. Материя имеет способность к самоорганизации - созданию, совершенствованию, воспроизводству самой себя без участия внешних сил.
Всеобщей формой внутренних изменений, на основе которых происходит самоорганизация, является так называемая флуктуация - постоянно присущие материи случайные колебания и отклонения.
В результате данных спонтанных изменений и отношений (флуктуаций) существующие связи между элементами материи изменяются, а также появляются новые связи - материя приобретает новое состояние, так называемую "диссипативную структуру", которая отличается неустойчивостью. Дальнейшее развитие возможно по двум вариантам:
1) "диссипативная структура" укрепляется и окончательно превращается в новый вид материи, но только при условии энтропии - притока энергии из внешней среды - и затем развивается по динамическому типу;
2) "диссипативная структура" распадается и гибнет - либо в результате внутренней слабости, неестественности, непрочности новых связей, либо из-за отсутствия энтропии - притока энергии из внешней среды.
Учение о самоорганизации материи получило название синергетики.
Крупным разработчиком синергетики являлся русский, а затем бельгийский философ И. Пригожин.
6. Материя имеет расположение во времени и пространстве.
По поводу расположенности материи во времени и пространстве философами выдвигалось два основных подхода:
Субстанциональный;
Реляционный.
Сторонники первого - субстанционального (Демокрит, Эпикур) - считали время и пространство отдельной реальностью, наряду с материей самостоятельной субстанцией, а отношение между материей и пространством и временем рассматривали как межсубстанциональные.
Сторонники второго - реляционного (от лат. relatio - отношение) (Аристотель, Лейбниц, Гегель) - воспринимали время и
пространство как отношения, образуемые взаимодействием материальных объектов.
В настоящее время более достоверной (исходя из достижений науки) выглядит реляционная теория, исходя из которой:
время - форма бытия материи, которая выражает длительность существования материальных объектов и последовательность изменений (смены состояний) данных объектов в процессе из развития;
пространство - форма бытия материи, которая характеризует ее протяженность, структуру, взаимодействие элементов внутри материальных объектов и взаимодействие материальных объектов между собой.
Время и пространство тесно переплетены между собой. То, что совершается в пространстве, происходит одновременно и во времени, а то, что происходит во времени, находится в пространстве.
Теория относительности, открытая в середине ХХ в. Альбертом, Эйнштейном:
Подтвердила правильность реляционной теории - то есть понимание времени и пространства как отношений внутри материи;
Перевернула прежние взгляды на время и пространство как вечные, неизменные величины.
С помощью сложных физико-математических расчетов Эйнштейном было доказано, что если какой-либо объект будет двигаться со скоростью, превышающей скорость света, то внутри данного объекта время и пространство изменятся - пространство (материальные объекты) уменьшится, а время замедлится.
Таким образом, пространство и время относительны, и относительны они в зависимости от условий взаимодействия материальных тел.
Четвертым базовым свойством материи (наряду с движением, способностью к самоорганизации, размещенности в пространстве и времени) является отражение.
Отражение - способность материальных систем воспроизводить в самих себе свойства взаимодействующих с ними других материальных систем. Материальным доказательством отражения является наличие следов (одного материального объекта на другом материальном объекте) - следы человека на грунте, следы грунта на обуви человека, царапины, эхо, отражение предметов в зеркале, гладкой поверхности водоема.
Отражение бывает:
Физическим;
Химическим;
механическим.
Особый вид отражения - биологический, который включает в себя стадии:
Раздраженности;
Чувствительности:
Психического отражения.
Высшим уровнем (видом) отражением является сознание. Согласно материалистической концепции сознание - это способность высокоорганизованной материи отражать материю.
1.Философское понятие материи
Мир является материальным. Он состоит из различных предметов и процессов, которые превращаются друг в друга, возникают и исчезают, отражаются в сознании, существуя независимо от него. Ни один из этих предметов, взятый сам по себе, не может быть отождествлен с материей, но все их многообразие, включая их связи, составляет материальную действительность.
От философского понятия материи нужно отличать естественнонаучные и социальные представления о ее видах, структуре и свойствах. Философское понимание материи отражает объективную реальность мира, а естественнонаучные и социальные представления выражают его физические, химические, биологические, социальные свойства. Материя - это объективный мир в целом, а не то, из чего он состоит.
Всеобщими атрибутами и основными способами существования материи являются движение, пространство и время.
Необходимым условием существования материи является взаимодействие образующих ее элементов. Оно может носить внешний и внутренний характер и приводит к изменению.
Любое изменение в философии называют движением. Об изначальной активности материи начал говорить Д. Толанд; после него эта концепция была дополнена описанием различных форм движения. Существенным для всех форм движения является то, что они представляют собой взаимопроникновение, взаимодействие противоположностей. Взаимодействие это не привносится извне, а заключено в самой природе материи.
Движение непосредственно связано и неотделимо от устойчивости материи, так как движение реализуется в природе только в связи с сохранением, которое, в свою очередь, очевидно только из процесса изменения. Примером этого является закон сохранения и превращения энергии, а также открытый Эйнштейном закон E = mc2. Основными формами движения называют механическое, физическое, химическое, биологическое и социальное. Все эти виды движения связаны между собой и не существуют друг без друга. Важно ответить, что движение не отрицает покоя и связано с ним через диалектическое единство противоположностей.
Пространство и время – объективные сущности. Это абстракции высшего порядка, отвлеченные от универсальных причинно-следственных связей, наиболее фундаментальные понятия, объективные формы существования материи. Движение материи может существовать только в пространстве и времени.
Пространство и время взаимосвязаны и взаимообусловлены. Пространство – форма бытия материи, характеризующая протяженность материальных объектов, их взаимное расположение, строение их частей и элементов. Пространству присущи связность и непрерывность, отсутствие разрывов и нарушений взаимодействий. С другой стороны, пространству свойственна прерывность, проявляющаяся в раздельном существовании объектов. Ранее в науке пространство и пустота были отождествлены, однако сейчас доказано, что пустоты как физического объекта не существует, и даже вакууму присущи определенные физические характеристики.
Пространство является трехмерным, хотя высказываются предположения о его многомерности в микромире и сложных взаимодействиях полей.
Время характеризует длительность и последовательность материальных процессов, порядок их течения. Его специфическими чертами являются одномерность, необратимость, направленность в одну сторону. Время имеет смысл лишь потому, что существует движение.
Ранее считалось, что пространство и время абсолютны, независимы от объектов – субстанциональная теория (Демокрит, Ньютон). Сейчас эта точка зрения развенчана и дополнена релятивистской концепцией. В космических масштабах, на скоростях, близких к скорости света, в сильных гравитационных и других полях время и пространство могут менять свою структуру.
На этом основана глубокая взаимосвязь пространства и времени , образующих единую структуру, изменение одного из элементов которой ведет к изменению другого.
На биологическом уровне существования материи пространство также имеет свою специфику. Так, кроме объективного времени существует субъективное время, то есть время как его воспринимает человек. Живым существам свойственно наличие биологических часов, то есть внутренней организации жизни существа во времени. На социальном уровне время и пространство отражаются на условиях общественной жизни человека.
