КОНЦЕПЦІЇ ПРОСТОРУ-ЧАСУ

Основний зміст глави

Первинні відчуття простору і часу дані людині на біологічному рівні свідомості, їх логічно суворе визначення є проблемою. У вирішенні цієї проблеми природознавство пройшло шлях від перших геометричних побудов античності до теорії багатовимірного просторово-часового континууму. У сучасному природознавстві відбувається геометризация фізичної картини світу, при якій діють між тілами сили стають наслідком спотворень геометрії простору і часу.

Античні і класичні концепції простору і часу

Ніяка теорія, в якій спочатку приймається факт існування простору і часу, не може пояснити ці поняття.

Джон А. Уілер, американський фізик

Рух, простір і час - найзагальніші поняття в природознавстві і гуманітарної культури. Ми користуємося цими поняттями щодня, часто не даючи собі звіту про їх фізичної суті.

А якщо задуматися? Чи не потрапимо ми в положення стоноги, яка задумалася, як же вона ходить, і завмерла?

Як випливає з п. 2.1, біологічне еволюційний розвиток апарату сприйняття об'єктивної реальності випереджає розвиток понятійного (модельного) апарату свідомості. Тому людина нс завжди може зафіксувати виникає відчуття як свідоме, т. Е. Як порівняння (ідентифіковане) з уже наявною у нього базою понять. Тоді воно залишається на рівні підсвідомості. Так, деякі люди інтуїтивно передчувають насувається землетрус чи іншу небезпеку. Швидше за все, ці рідкісні індивіди здатні сприймати деякі елементи реальності, недоступні (втрачена здатність!) Більшості. У сучасній масовій культурі подібних людей називають екстрасенсами, що неточно. Без будь-якої сенсорики (сприйняття у відчуттях) ніяка інформація, навіть на рівні підсвідомості, не з'явиться.

Частково здатність відчувати простір і час закладена в людині генетично. Встановлено, що за орієнтування в просторі і в часі відповідально то півкуля мозку, яке відає образним мисленням. Після народження ця здатність актуалізується, і в нашій свідомості починає формуватися образ простору через рух рук, ніг, голови і інші моторні реакції.

Можна сказати, що образи простору і часу постають перед нами на рівні первинних біологічних відчуттів. Так як вони вихідні, то для їх ідентифікації ще немає понятійного апарату. Тому вкрай важко дати раціональне, логічне визначення категорій руху, простору і часу. Однак це не означає, що ми не можемо домовитися про способи вимірювання цих відчуттів. Звичайно, у фізиці (як основі класичного природознавства) не прийнято було користуватися методами, подібними сучасному методу прямого суб'єктивного шкалювання (див. І. 2.1). Замість цього для визначення інтервалу простору використовували такі умовні заходи, як п'ядь, лікоть, фут, стадія. Але що це, як не продовження первинних рухів рук і ніг?

Перше знайомство з простором, перше відчуття його ми отримуємо в ранньому дитинстві, коли хочемо все помацати навколо себе. (І себе самого - це Я). І переконуємося, що є щось безтілесне, що помацати ніяк не вдається, але що відокремлює одні предмети від інших. Приймемо цю фразу за визначення простору!

Вироблення раціонального поняття простору йде по ланцюжку, яку ми привели раніше в п. 2.1.

спочатку

досвід:

рух рук дозволяє відчути простір як протяжність, потім підключається зір.

усвідомлення:

близьке - далеке - перспектива.

поняття:

інтервал простору як відстань.

узагальнення:

простір, в якому знаходиться все.

Права півкуля нашого мозку виробляє поняття інтервалу простору, яке чуттєво, яке можна виміряти в одиницях відчуття або в умовних, але зрозумілих, заходи (лікоть або метр). Ліве (раціональне) півкуля виробляє логічне поняття абстрактного Простору як категорії філософської, математичної та фізичної.

Класична концепція простору - це простір математичне, ідеальне. Його витоки лежать в античній натурфілософії. У Демокріта речовина ділиться на нсразрсзасмие атоми, але порожнеча

(Простір) на будь-які частини не ділиться. Атоми рухаються в порожнечі, вони вічні, і час не має ні початку, ні кінця.

У Платона простір і материн є фактично синонімами. Простору властиво приймати будь-які відбитки тіл, вміщати всяке народження тел, причому саме воно залишається позбавленим форми. Щоб повністю вмістити всі види тіл, простір повинен бути субстратом, субстанцією, абсолютно позбавленим якості тіл, бути безтілесним. Аристотель (учень Платона), визнаючи простір, відкидає існування порожнечі. Весь простір у нього суцільно зайнято тілами, і вони можуть рухатися, «поступаючись місцем» один одному.

Поняття «місце» грає у Аристотеля дуже важливу й самостійну роль. Місце обіймає предмет, але воно не є сам предмет і його форма, оскільки воно невіддільне від предмета. Важливою властивістю «місця» є наявність у нього верхньої та нижньої частини, причому абсолютного верху і низу. У світі існує абсолютний верх і абсолютний низ. Абсолютний верх - це те, куди рухається вогонь, абсолютний низ - центр Землі. Легкі тіла рухаються в властиве їм місце вгору, важкі - вниз. Така причина «природного» руху в спостережуваному світі. Всі інші рухи носять насильницький характер, ніякого саморуху видимих тел Аристотель не допускає. Таким чином, місце наділене у Аристотеля як би деякою силою і служить системою координат [1].

У своєму поясненні руху Аристотель зіткнувся з явищем збереження руху тіл після впливу на них будь-якої сили. Що є двигуном каменю, що летить горизонтально? Аристотель стверджує, що проміжним двигуном тут є повітря, який в момент кидка теж приводиться в рух і якийсь час здатний рухати камінь.

Дане явище він пояснював також принципом «острах порожнечі». За Арістотелем, позаду каменю утвориться порожній простір, а природа боїться порожнечі, тому повітря прагне туди, де може утворитися порожнеча, і підштовхує деякий час камінь вперед. Ці положення стали найбільш уразливими в системі Аристотеля і були піддані жорстокій критиці.

Простір в класичній фізиці Ньютона поняття математичне - це абсолютна порожнеча, в якій можливий рух тіл по інерції, рівномірний і прямолінійний. У будь-якому місці простору можна вибрати систему координат, причому природного абсолютного верху або низу в просторі Ньютона немає.

Відзначимо, що сучасне розуміння простору більш фізичне, ніж у Ньютона. Ідеальний, абсолютний вакуум відсутній в природі. Навіть без стабільного речовини в фізичному вакуумі безупинно народжуються і зникають (анігілюють) віртуальні мікрочастинки. Цей вічний процес називають віртуальним народженням пар «античастинка - частка». Образно кажучи, фізичний вакуум «кипить», «вирує» мікрочастинками. Але на макрорівні флуктуації згладжуються і безпосередньо не відчуваються. Таке розуміння ближче до субстанціональної концепції, що трактує простір як якусь «субстанцію» (або середу), речову або польову.

Дати логічне визначення часу - завдання ще більш важка. Час теж безтілесно і відчувається на біологічному рівні всім організмом людини, у нього немає спеціального «органу часу». З цього приводу раніше згаданий релігійний авторитет Августин Аврелій (див. Рис. 7) писав: «Я знаю, що таке час, поки пе починаю думати про нього».

Час відчувається на первинному біологічному рівні, знання про нього - інтуїтивно. Воно пов'язане з досвідом: чуттєве сприйняття обертання Землі, схід і захід Сонця, зміна освітленості, температури і так далі. Як писав Геракліт, «все тече, все змінюється ...».

Алегорія часу

Мал. 41. Алегорія часу

Знову рух, тільки тепер не рук, а зовнішніх об'єктів, задає первинний образ часу. В гуманітарній культурі можна знайти ілюстрацію характерних властивостей часу у вигляді згорнутої в кільце змії, що кусає свій хвіст, і пісочного годинника, що символізують протягом часу (рис. 41).

Суб'єктивне сприйняття часу залежить від емоційного стану людини: то воно тягнеться болісно довго в очікуванні чогось, то пролітає непомітно в цікавому занятті. Ефект дис- Горсею часу особливо часто спостерігається для критичних ситуацій катастрофи (смертельної небезпеки).

В кінцевому рахунку виробляється стійкий стереотип мислення: «вчора» - було, «сьогодні» - настав і «завтра» - буде обов'язково. Відбувається усвідомлення: «тепер» або «зараз» відділяється від «минулого» і «майбутнього». Подумки ми можемо переноситися в минуле, намагаємося зримо уявити собі майбутнє. У нашій свідомості, як на відеоплівці, послідовно зафіксовані події нашого життя.

Виробляється поняття «інтервал часу», вимірюваний цілодобово і похідними заходами: місяць, рік, у фізиці - секунда. І нарешті, ми можемо зробити узагальнення: абстрактне час - як безперервність і послідовність, як потік або стрічка, на якій події залишають мітки (розподіляють інформацію). Цю послідовність чогось безтілесного, що відокремлює в послідовності одні події від інших і існує незалежно від нас, ми називаємо Часом.

Час розділяє події, які можуть відбуватися в одному і тому ж місці, в одній і тій же точці простору. Таким чином, в класичному природознавстві час грає роль простору, але в чомусь іншому, в чому не можна реально повернутися назад. Цим час принципово відрізняється від простору.

Важливо відзначити, що в Аристотеля час визначається через рух.

Час є не що інше, як число руху по відношенню до попереднього і наступного. Таким чином, час не їсти рух, а є ним остільки, оскільки рух має число. Доказом служить те, що більша або менша ми оцінюємо числом, рух же більший чи менший - часом, отже, час є відоме число [1]. Аристотель сумнівався в самостійності існування часу, наводячи такі аргументи.

Виберемо будь-який конкретний момент часу. За строгій логіці міркувань в будь-який даний момент буття минулого вже немає, а майбутнього ще немає. Як може щось виникати з того, чого немає і переходити в те, чого немає?

Давньоримський філософ і поет Лукрецій Кар писав:

Час не може існувати саме по собі,

Лише з поруху речей отримуємо ми відчуття часу.

Ніхто не відчуває час саме по собі,

Але знає про час по руху усього іншого.

Августин Аврелій також стверджував: «Час створюється зміною речей». Розуміння суті часу як природного ходу зміни всього навколишнього світу є змістом реляційної концепції часу. Явно або неявно визнавши реляцію (зв'язок) поняття часу з ходом природних процесів, ми можемо використовувати їх для вимірювання інтервалів часу.

Альтернативою цьому розумінню речей є субстанциональная концепція часу. Вона висловлює класичну модель ідеального часу і простору, що не залежать від спостерігача. Сенс концепції в поданні часу і простору як деяких середовищ

(Субстанцій), в які тіла занурені і де вони рухаються. При цьому час і простір не залежать один від одного і не можуть впливати один на одного.

Спрямованість стріли часу від минулого до майбутнього є необхідною умовою виникнення причинно-наслідкових зв'язків між подіями. Якби була відсутня односпрямованість стріли часу, то ніяке структурування з початкового хаосу не було б можливим. При цьому слід пам'ятати, що не завжди «пізніше» гарантує «внаслідок».

Перерахуємо властивості простору і часу відповідно до класичної субстанціональної концепцією.

Висока симетрія властивостей простору-срсди

  • • безперервність
  • • однорідність
  • • изотропность
  • • безмежність
  • • тривимірність

Симетрія властивостей врсмсні-середовища

  • • безперервність
  • • однорідність
  • • безмежність
  • • одномірність
  • • спрямованість

Властивість спрямованості висловлює асиметрію часу.

Як показала теоретично Емі Нетер, з симетрії властивостей простору і часу в класичній фізиці слідують закони збереження енергії, імпульсу і моменту імпульсу, що зберігають свою роль фундаментальних законів природи і в сучасному природознавстві.

Однорідність часу (все моменти рівноправні, можливе перенесення початку відліку часу)

Закон збереження енергії

Однорідність простору (всі точки простору рівноцінні, можливе перенесення системи координат)

Закон збереження імпульсу

Ізотропності простору (рівноцінність напрямків)

Закон збереження моменту імпульсу

Сучасне природознавство використовує реляційну концепцію. У ній простір і час існують як атрибути руху матеріального світу. Без матерії немає ні простору, ні часу, тільки в зв'язку з рухом матерії простір і час мають сенс. Час створюється рухом матеріального світу, хоча немає будь-якого специфічного «врсмяобразующсго» руху в його побутовому розумінні. Термін «рух» в природознавстві розуміється як зміна стану всього світу: дещо не існувало стає існуючим, тоді як існувала переходить в інші форми і стану або зникає. Іншими словами, від розуміння часу як тривалості (інтервалу між подіями) ми переходимо до його розуміння як процесу безперервного становлення (від існуючого до виникає).

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >