Эволюция представлений о пространстве и времени

Тела в материальном мире обладают пространственной протяженностью, размещаются относительно друг друга определенным образом. Эти самые общие свойства тел в процессе человеческой деятельности были отображены как понятия пространства. В виде математических понятий и их связей данные свойства отображает такая наука как геометрия.

Геометрия как наука оформилась примерно две с половиной тысячи лет назад, этот процесс связывают с именем Евклида.

Понятие пространства появившись, как отображение свойств тел, трансформировалось у ряда ученых в нечто самостоятельное, существующее отдельно от материальных тел. При этом геометрия превращается в науку о свойствах самого пространства, которое может существовать без связи с телами.

Другая часть ученых считала, что понятие и свойства пространства невозможно оторвать от свойств тел.

Понятие пространства в древнем мире

Самыми яркими представителями взгляда на пространство, как независимую сущность в древнем мире были пифагорейцы (примерно V век до нашей эры). Они полагали, что:

• пространство – это некоторое бытие, которое отлично от тел, находящихся в нем;
• пространство не находится ни где;
• пространство не зависит от материальных тел, но тела от него зависимы, так как оно ограничивает объемы тел.

Иная точка зрения была у Платона (V век до нашей эры). Философ считал, что во Вселенной не существует пустоты, которая отличалась бы от тел, при этом он думал, что Вселенная имеет вид сферы, которая расположена в незаполненном ни чем пространстве.

В IV веке до нашей эры Аристотель был согласен с Платоном, и полагал, что нет пустоты, которая бы не была связана с материальными телами. Философ считал, что движение материальных тел показывает наличие не пустоты, а то, что тела занимают определённое место.

Взгляды Ньютона на пространство и время

И. Ньютон полагал, что все движения, которые человек способен наблюдать в природе, относительны. Он пишет, что состояния движения и состояние покоя отличаются только при рассмотрении друг относительно друга, поскольку не всегда в покое то, что таким кажется. Описание движения требует введения системы отсчета.

Одновременно со сказанным выше отметим, что ученый считал, что имеется и абсолютное движение тел, так как существуют абсолютное время и абсолютное пространство.

При этом, относительным (или кажущимся, обыденным) временем считают точную или переменную, внешнюю, воспринимаемую органами чувств, совершаемую при посредстве перемещения, меру длительности, используемую в обычной жизни вместо абсолютного времени, это:

• час,
• день.
• месяц,
• год.

Относительное пространство – это мера абсолютного пространства или его часть, способная перемещаться. Это пространство мы можем воспринимать при помощи органов чувств, воспринимая его положение по отношению к телам. В обычной жизни относительное пространство воспринимается как неподвижное.

Ньютон полагал, что визуально и по размерам абсолютное и относительное пространства одинаковы, но количественно они совпадают не всегда.

Ученый водил понятие места. Определяя его как часть пространства, которую занимает тело. Место относительно пространства может быть абсолютным или относительным. При этом считалось, что для тел равных объемов их места будут одинаковыми. Положение тела не имеет величины. Положение и место не совпадают. Положение – это свойство места.

Абсолютным движением Ньютон считал движение тела из первого абсолютного места во второе. Аналогично определяется относительное движение.

Ньютон признавал объективность существования пространства и времени. Но, при этом ученый отрывал абсолютное время и абсолютное пространство от вещей и явлений материального мира, создавая у данных категорий метафизический характер. Абсолютное время и пространство не могут быть постигнуты чувствами, они не имеют физического смысла и становятся абстракциями.

Принцип относительности Галилея

В соответствии с принципом относительности Галилея, все явления в механике происходят одинаково для всех инерциальных систем отсчета (ИСО). Данный принцип можно сформулировать следующим образом:

В ИСО нельзя найти механический эксперимент, который бы установил бы, перемещается данная система с постоянной скоростью или находится в покое.

Принципы относительности и преобразования Галилея отображают тот факт, что в основании классической механики (ньютоновской механики) лежат представления об абсолютности пространственных интервалов и абсолютный характер времени.

Положение о том, что время является абсолютным, отражает преобразование:

$t=t’$(1).

Интервалом в пространстве называют расстояние между двумя точками:

$\Delta l=\sqrt{{\left(x_1-x_2\right)}^2+{\left(y_1-y_2\right)}^2+{\left(z_1-z_2\right)}^2}\left(2\right).$(2)

Формулы (1) и (2) отражают отсутствие взаимной связи между пространством и временем как формами существования материи.

Неразрывность пространства и времени

Следующим большим шагом в понимании взаимоотношений между телами реального мира и пространством сделали авторы неевклидовой геометрии. Лобачевский полагал, что человек способен познать только движение, которое он воспринимает при помощи органов чувств. Все научные понятия, например, понятия геометрии, созданы человеческим разумом. Они взяты из свойств движения, поэтому следует сделать вывод о том, что пространство отдельно от человека нет.

Предположение о неразрывной связи пространства и времени подтвердилось в теории относительности Эйнштейна.

В философии идеи о связи пространства и времени рассматриваются в учении диалектического материализма. В этом учении пространство и время – это формы, в которых существует материя и они неотделимы от нее.

На сегодняшний день в научном мире считают, что не имеет смысла говорить о свойствах пространства, как сущности самой в себе, в отрыве от материальных тел и движения. Тезисы о свойствах пространства наполнены смыслом отношений тел материального мира.