Развитие представлений о пространстве и времени. Симметрии пространства-времени и вытекающие из них законы сохранения

Пространство и время как всеобщие и необходимые формы бытия материи являются фундаментальными категориями в современной физике и других науках. Расширение и углубление знаний о мире связано с соответствующими учениями о пространстве и времени.

1. В доньютоновский период развитие представлений о пространстве и времени носило преимущественно стихийный и противоречивый характер. И только в «Началах» древнегреческого математика Евклида пространственные характеристики объектов впервые обрели строгую математическую форму. В это время зарождаются геометрические представления об однородном и бесконечном пространстве. Время понималось абсолютным, однородным, равномерно текущим. Оно идет сразу и везде во всей Вселенной «единообразно синхронно» и выступает как независимый от материалистических объектов процесс длительности.

Ньютон в своих трудах окончательно оформил и сформулировал концепцию о внешних условиях бытия, в которые помещена материя, концепцию абсолютного пространства и времени, в которой время и пространство уже было абсолютным и относительным, однако по-прежнему, пространство и время представлялись самодовлеющими элементами бытия, существующими вне и независимо от материальных процессов.

Также параллельно развивались представления о пространстве и времени в зависимость от сознания человека.

По Эйнштейну, учение которого исходило из основ, заложенных Галилеем, пространство и время не просто сосуществуют, но и теснейшим образом взаимодействуют друг с другом. Представления о пространстве и времени, формулирующиеся в теории относительности Эйнштейна, на сегодняшний день являются наиболее последовательными. Долгое время они являлись макроскопическими, так как опирались на опыт исследования макроскопических объектов, больших расстояний и больших промежутков времени.

Современные представления об эволюции пространства-времени основываются на стандартной космологической модели Большого взрыва, которая подтверждается наблюдаемым в настоящую эпоху расширением нашей Вселенной. Согласно Эйнштейну пространство и время могут причудливо искривляться, образуя много путей, соединяющих разнесенные в пространстве и времени точки-события.

Принципы симметрии тесно связаны с законами сохранения физических величин – утверждениями, согласно которым численные значения некоторых физических величин не изменяются со временем в любых процессах или в определённых классах процессов. Фактически, во многих случаях законы сохранения просто вытекают из принципов симметрии. Одной из важнейших особенностей симметрий является их связь с законами сохранения.

К этим законам относятся:

1. Закон сохранения импульса как следствие однородности пространства.

2. Закон сохранения момента импульса как следствие изотропности пространства.

3. Закон сохранения энергии как следствие однородности времени.

4. Закон сохранения скорости центра масс (следствие изотропности пространства-времени).

Дата добавления: 2015-08-21