Естественнонаучные и философские представления о пространстве и времени

Пространство и время в донаучный период

Идеи пространства и времени представляют собой одни из наиболее простых и наглядных, но в тоже время фундаментальных идей. Уже в древние времена пространство определяли, как меру протяженности вещей и их взаимного расположения, а время как меру событий и их последовательности. Эти определения были связаны с необходимостью разместить в некоем поле множество физических вещей, и объяснить почему процессы с ними, а также с самим человеком происходят в определенном порядке (рождение-взросление-старение-смерть), а не каком-либо другом.

Однако уже в античной философии понятия времени и пространства вызывали значительную дискуссию, в которой можно выделить три основных аспекта:

• субстанционального понимания пространства и времени;
• реляционного понимания пространства и времени;
• отрицания времени и пространства.

Субстанциональный подход был представлен атомистами – Левкиппом, Демокритом и их последователями. Демокрит рассматривает пространство как пустоту, в которой располагаются атомы материи, в ней же эти атомы движутся и взаимодействуют друг с другом. Пространство наделялось им такими свойствами как однородность, равномерность и трехмерность. Время и пространство рассматривались как субстанции, т.е. объективно существующие и независимые ни от чего – ни от человека, ни от материи, сущности. Время также представлялось состоящим из атомов, равномерных единиц, которые сменяют друг друга с постоянной скоростью и в одном направлении.

Основы реляционного понимания были заложены в физике Аристотеля. Аристотель связывает время с понятием движения – время выступает мерой движения, не существует без движения, однако не тождественно самому движению. Аналогично и пространство рассматривается как мера и свойство вещей. Измерение времени зависело таким образом от скорости процессов, используемых для этого – чем выше скорость, тем точнее измерение. В современной науке для этого используется скорость света – движение фотона в «солнечных» часах, в античном мире – скорость вращения небесной сферы.

Наконец последняя позиция была представлена философами Элейской школы – Парменидом и Зеноном. В своей онтологической концепции Парменид исключил существования пустоты, отдельных вещей или даже частей бытия, т.е. пространство, а также какого-либо движения, т.е. само время. Зенон в своих апориях аргументировал эту позицию указав на противоречивость свойств пространства и времени, например, их зависимость от точки отсчета.

В средневековой философии наибольшей популярностью пользовались труды Аристотеля и его геоцентрическая система мира, согласно которой центр бытия, пространства совпадал с центром земли, а за пределами самой земли начиналась небесная сфера, заполненная эфиром, в которой в вечном круговом движении пребывали небесные тела.

Трансформация представлений о пространстве и времени в эпоху Возрождения и в Новое время

Переосмысление геоцентрической системы Аристотеля началось в трудах ученых астрономов:

• Н. Коперника,
• Дж. Бруно,
• Г. Галилея.

Коперник сделал первый шаг расширив сферу космоса, перенеся его центр из Земли на Солнце. Так пространство, зависевшее до этого от точки своего нахождения, разделенное на земное и сакральное небесное, вновь стало однородным, на протяжении всей солнечной системы. Более того в отличии от античных мыслителей Коперник наметил пути к расширению космоса, задавшись вопросом о том, что находится там за пределами звездной сферы, которая все еще фигурировала в его картине мира.

На данный вопрос ответил Дж. Бруно, который подверг критике уже гелиоцентрическую систему Коперника, указав что космос безграничен, а центр вселенной находится бесконечно далеко от земли, если таковой вообще имеется. Г. Галилей внес свой эмпирический вклад в эту теорию, открыв спутники Сатурна и Юпитера.

Ньютон ввел в науку и философию представления об абсолютном времени и абсолютном пространстве. Они рассматривались как объективно существующие физические величины, те априорные условия в которых существует материя, происходит ее движения, и которые полностью к ней индифферентны, независимы. Время течет равномерно, однонаправленно и одномерно в любой точке пространства. Два события, произошедшие в один момент времени, считаются одновременными.

Аналогично свойства пространства однородны в любой его точке и любой момент времени. Пространство – это лишь пустота в которой находятся атомы материи, подчиняющиеся механистическим законам взаимодействия.

Однако несмотря на доминирование механистического материализма в науке продолжали возникать и иные теории времени и пространства. Так реляционного подхода придерживался Лейбниц, отрицавший абсолютное время и пространство, но связывавший их с каждой отдельной монадой или их совокупностью. Для него время лишь последовательность воспринятых впечатлений, а потому субъективно, равно как и пространство лишь совокупность одномоментно существующих вещей.

Современное понимание пространственно-временных отношений

Ньютоновские представления о времени и пространстве оставались доминирующими несколько веков, вплоть до формулирования А. Эйнштейном общей и специальной теорий относительности, в которых он математически формулирует взаимосвязь пространственно-временных характеристик с движением материи. Эйнштейн демонтирует понятия абсолютного времени и пространства.

Так протяженность тела или промежуток времени между двумя событиями не есть постоянная величина в различных системах отсчета. В зависимости от того с какой скоростью движется наблюдатель эти параметры могут как увеличиваться, так и уменьшаться. Следовательно, не существует не только постоянных размеров объекта, но даже одномоментных событий, поскольку в различных системах отсчета они будут происходить в разное время.