Азвитие пространственно-временных представлений в классической механике

Длительность  бытия объектов во времени выступает  как единство прерывного и непрерывного. Сохраняемость материи и непрерывная последовательность ее изменений, близкодействие в причинных отношениях определяют и общую непрерывность времени, проявляющуюся в непрерывном переходе предшествующих состояний в последующие. Прежде чем произойдет какое-либо явление в будущем, должны осуществиться все предшествующие ему изменения, которые его вызывают. Но время как форма бытия материи складывается из множества последовательностей и длительностей существования конкретных объектов, каждый их которых существует конечный период. Поэтому время характеризуется прерывностью бытия конкретных качественных состояний. Но эта прерывность относительна, так как между всеми сменяющими друг друга качествами имеется внутренняя связь и непрерывный переход.

Всеобщим свойством  времени является необратимость, означающая однонаправленное изменение от прошлого к будущему. Прошлое порождает  настоящее и будущее, переходит  в них. К прошлому относятся все  те события, которые уже осуществились  и превратились в последующие. Будущие события - это те, которые возникают из настоящих и непосредственно предшествующих им событий. Настоящее охватывает все те объекты, системы и процессы, которые реально существуют и способны к взаимоотношению между собой. Взаимодействие возможно лишь при одновременном сосуществовании объектов.

Для объективно существующих систем настоящее время  охватывает тот интервал, в течение  которого они физически могут  взаимодействовать между собой  путем обмена материей и энергией. Если бы скорость распространения воздействий  была бесконечной, то это настоящее  представляло бы собой сколь угодно малый миг, дающий мгновенное сечение  всех событий во Вселенной - настоящих, прошлых и будущих. Но скорость распространения  воздействий всегда конечна и  не превышает скорости света в  вакууме. Действие всегда происходит только в одном направлении: от прошлого к настоящему и от него к будущему, но никогда наоборот.

Необратимость времени, неэквивалентность прошлого и будущего во все большей мере осознаются различными науками. Раньше считалось, что все физические законы инвариантны относительно замены знака  времени, поскольку время в уравнениях квантовой и классической механики берется в квадрате. Это наводило на мысль, что все физические процессы могут происходить одинаково как в прямом, так и в обратном направлении. Но за последние годы были открыты процессы, демонстрирующие необратимость изменений в микромире: распады неустойчивость частиц (нейтронов, мезонов) с излучением нейтрино. Установлено, что, и протоны могут распадаться за период времени порядка 10³¹ лет.

Одновременность времени проявляется и в линейной, генетически связанной между  собой, системе измерений. Если для  определения положения тела в  пространстве необходимо задать три  координаты, то для определения времени  достаточно одной. Если бы время имело  не одно, а два, три и больше измерений, то это означало бы, что параллельно  нашему миру существуют аналогичные  и никак не связанные с ним  миры - двойники, в которых те же самые  события разворачивались бы в  одинаковой последовательности.

Рассмотрим теперь специфические и локальные пространственно - временные свойства систем. К пространственным свойствам относятся:

Контрольные пространственные формы тел, их положение в пространстве по отношению друг к другу, скорость пространственного перемещения, размеры  тел.

Наличие у них  внутренней симметрии или асимметрии. Различные виды симметрии свойственны  как макромиру, так и микромиру, являются фундаментальным свойством  неживой природы. Живому веществу присуще  свойство пространственной асимметрии, которым обладает молекула живого вещества.

Изотропность и неоднородность пространства. Изотропность означает отсутствие выделенных направлений (верха, низа и других), независимость свойств тел, движущихся по инерции, от направления их движения. Полная изотропность присуща лишь вакууму, а в структуре вещественных тел проявляется анизотропия в распределении сил связи. Они расщепляются в одних направлениях лучше, чем в других. Точно также полная однородность свойственна лишь абстрактному евклидному пространству и является идеализацией. Реальное пространство материальных систем неоднородно, различается метрикой и значениями в зависимости от распределения тяготеющих масс.

По отношению  ко времени специфическими являются такие свойства:

Конкретная длительность существования материальных систем от их возникновения до распада, ритмы  процессов в них, соотношение  между циклами изменений.

Скорость протекания процессов, темпы развития и соотношение  между ними на разных этапах эволюции. С увеличением скорости движения тел и в мощных полях тяготения  происходит относительное замедление всех процессов в телах, их собственное  время как бы сокращается по отношению  ко времени внешних систем. Конечность скорости распространения взаимодействий обусловливает относительность  одновременности в различных  системах. События, одновременные в  одной системе, могут быть неодновременными по отношению к другой системе, движущейся относительно первой. Все это приводит к тому, что во Вселенной отсутствует  единое время, как и одно единое пространство.

Некоторые авторы в качестве самостоятельных выделяют: биологическое и социальное пространство и время, индивидуальное, психологическое, художественное историческое и т.д. Основания для этого есть.

В биологических  системах есть специфические пространственно - временные свойства: асимметрия расположения атомов в молекулах белка и  нуклеиновых кислот, собственные временные ритмы и темпы изменения внутриорганизменных и надорганизменных биосистем, взаимосвязь и синхронизация ритмов друг с другом, а также с вращением Земли вокруг оси и сменой времен года.

Так же и в  обществе есть специфические пространственные отношения между его элементами, собственные ритмы и темпы  изменения в различных сферах общественной жизни, проявляется ускорение  темпов развития с прогрессом науки  и техники.

Но во всех этих и других системах проявляются указанные  выше всеобщие свойства пространства и времени и большинство их общих свойств.

Заключение.

Теория относительности  показала единство пространства и времени, выражающееся в совместном изменении  их характеристик в зависимости  от концентрации масс и их движения. Время и пространство перестали  рассматриваться независимо друг от друга и возникло представление о пространственно-временном четырехмерном континууме.

Направленность  времени, связанная с эволюцией  систем, в физических картинах мира следует из второго начала термодинамики. Направленность времени, определяющая принцип причинности, отличает временные  координаты от пространственных, причем для одновременных событий нет  симметрии между «правым» и «левым». В современной картине мира в  основу положены необратимые процессы, и поэтому возможно единообразное  описание живого и неживого миров.

Можно сделать  вывод об основных результатах к которым приходит теория относительности:

- относительность  свойств пространства-времени;

- относительность  массы и энергии;

- эквивалентность  тяжелой и инертной масс. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература.

Горелов А.А. Концепция  современного естествознания. - М.: Центр, 1998.

Дубнищева Т.Я. Концепция современного естествознания. - Новосибирск: ЮКЭА , 1997.

Еремеева А.Н. Астрономическая картина мира и ее творцы. М., 1984.

Концепция современного естествознания Под ред. Лавриненко В.Н. и Ратникова В.П. М., 2004.

Моисеев Н.Н. Время  в нас и вне нас. -Л.: Лениздат, 1994.

Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. -М.: Мир, 1986.

Рейхенбах Г. Философия пространства и времени. М., 1985.

Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. -М., 1965.

Эйнштейн А. Сборник  научных трудов. Т. II -М., 1966.