9.Движение, пространство, время как основные формы существования материи
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. 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. 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).
Наряду с движением атрибутивными способами существования материи являются пространство и время. В мире нет материальных систем, 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. 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. – 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. 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. 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.
Источник
Фундаментальные понятия физики: материя, движение, пространство и время. Виды материи. Концепции симметрии, эфира и физического вакуума.
Материяесть философская категория для обозначения объективной реальности, которая отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них. В классическом представлении в естествознании различают два вида материи: вещество и поле. В современном представлении к этим двум следует добавить третий вид материи – физический вакуум.
Повседневный опыт показывает, что тела действуют друг на друга, что приводит к всевозможным изменениям и движениям. Ученых интересует не сам факт движения, а его количественная характеристика, которую нужно изменять, только в этом случае возможно точное описание движения. Для количественного описания движения сформировались представления о пространстве и времени.
В физике движение рассматривается в самом общем виде как изменение состояния или другой физической системы. И для описания состояния вводится набор измеряемых параметров, к которым со времен Декарта относятся пространственно-временные координаты, или точки пространственно-временного континуума, означающего непрерывное множество. В физике используются и другие параметры состояния систем: импульс, энергия, температура, спин и др.
Для измерения времени могут быть использованы как периодические процессы, так и непериодические.
Время выражает порядок смены физических состояний и является объективной характеристикой любого физического процесса или явления; оно универсально. Говорить о времени безотносительно к изменениям в каких-либо реальных телах или системах – с физической точки зрения бессмысленно.
Ньютон различал абсолютное и относительное время.
Во-первых, течение времени зависит от скорости движения системы отсчета. При достаточно большой скорости, близкой к скорости света, время замедляется, т.е. возникает релятивистское замедление времени. Во-вторых, поле тяготения приводит к гравитационному замедлению времени. Можно говорить только о локальном времени в некоторой системе отсчета. Время всегда относительно.
Важная особенность времени выражена в постулате времени: одинаковые во всех отношениях явления происходят за одинаковое время.
По аналогии с абсолютным временем Ньютон ввел понятие абсолютного пространства, которое может быть совершенно пустым и существует независимо от наличия в нем физических тел, являясь как бы мировой сферой, где разыгрываются физические процессы. Свойства такого пространства определяются Евклидовой геометрией. Для реального мира пространство и время имеет не абсолютный, а относительный характер.
Весьма важным для понимания законов природы является принцип инвариантности относительно сдвигов в пространстве и во времени, т.е. параллельных переносов начала координат и начала отсчета времени: смещение во времени и пространстве не влияет на протекание физических процессов.
Инвариантность непосредственно связана с симметрией, представляющей собой неизменность структуры материального объекта относительно его преобразований, т.е. изменения ряда физических условий. Из принципа инвариантности следует симметрия пространства и времени, называемая однородностью пространства и времени.
Однородность пространства заключается в том, что при параллельном переносе в пространстве замкнутой системы тел как целого ее физические свойства и законы движения не изменяются. Из свойства симметрии пространства следует закон сохранения импульса: импульс замкнутой системы сохраняется, т.е. не изменяется с течением времени.
Однородность времени означает инвариантность физических законов относительно выбора начала отсчета времени. Еще одно свойство симметрии пространства – это его изотропность. Изотропность пространства означает инвариантность физических законов относительно выбора направлений осей координат системы отсчета. Из изотропности пространства следует закон сохранения момента импульса: момент импульса замкнутой системы сохраняется, т.е. не изменяется с течением времени.
Мировой эфир – это предполагавшаяся ранее универсальная сплошная среда, заполняющая все мировое пространство, в том числе и промежутки между атомами и молекулами в телах. Изучение оптических и электромагнитных явлений показало несостоятельность гипотезы о существовании эфира как универсальной механической среды: современная физика считает, что в пространстве между телами существуют различные физические поля, являющиеся особыми формами материи.
Источник