Свойства пространства и времени

Пространство и время являются также универсальными, всеобщими формами бытия материи. Нет явлений, событий, предметов, которые существовали бы вне пространства или вне времени. У Гегеля высшей реальностью является абсолютная идея, или абсолютный дух, который существует вне пространства и вне времени. Только производная от абсолютной идеи природа развертывается в пространстве.

Важным свойством пространства является его трёхмерность.

Положение любого предмета может быть точно определено только с помощью трех независимых величин - координат. В прямоугольной декартовой системе координат это - XYZ, называемые: длиной, шириной и высотой. В сферической системе координат - радиус-вектор r и углы и. В цилиндрической системе - высота z, радиус - вектор и угол.

В отличие от пространства, в каждую точку которого, можно снова и снова возвращаться (и в этом отношении оно является, как бы обратным), время - необратимо и одномерно. Оно течёт из прошлого через настоящее к будущему. Нельзя возвратиться назад в какую-либо точку времени, но нельзя и перескочить через какой-либо временной промежуток в будущее. Отсюда следует, что время составляет, как бы рамки для причинно-следственных связей.

Пространство обладает свойством однородности и изотропности, а время - однородности. Однородность пространства заключается в равноправии всех его точек, а изотропность - в равноправии всех направлений. Во времени все точки равноправны, не существует преимущественной точки отсчёта, любую можно принимать за начальную.

В современной науке используются понятия биологического, психологического и социального пространства и времени.

Так, биологическое пространство и время характеризует особенности пространственно-временных параметров органической материи. Биологическое бытие человеческого индивида, смену видов растительных и животных организмов, их жизнь и смерть.

Одновременно идёт формирование нового феномена - психологического пространства и времени. Психическая регуляция движения индивида и его предметных действий происходит не только на уровне отражения внешнего физического пространства, но и на основе собственной телесной биомеханики и собственного пространства.

Становление человеческого индивида и личности с необходимостью включает не только биологический и психологический циклы, но и социальный. Он проходит в рамках социогенеза - становления человеческого общества, развитие форм социальной организации и духовной жизни. Одновременно идёт процесс формирования нового феномена - социального пространства и времени. Анализируя этот феномен, К.Ясперс выделяет понятие “осевой эпохи” и “осевого времени”.

Литература

2) Существуют две философские концепции времени - реляционная и субстанциональная. Первая концепция отрицает существование времени как самостоятельного явления и трактует его как специфическое проявление свойств самих физических тел и происходящих с ними изменений. Субстанциональная концепция предполагает, что время есть самостоятельное явление природы, существующее наряду с пространством, веществом и физическими полями. Современная физика не дает оснований для предпочтения ни одной из этих концепций.
Субстанциональное время определяется как количество замененных в системе элементов. Энтропийное время связано с количеством преобразований системы. Какова природа течения времени, т. е. происхождение генерального процесса? Изменчивость в биологической иерархии (молекулы - биосфера) происходит в результате потоков частиц и энергии в биосфере Земли, которые порождаются потоком фотонов Солнца - генератором всех иных потоков в биологической иерархии. На основании этого примера можно считать, что для генерирующего потока эталонной системой является Вселенная, открытая по отношению к вхождению предэлементов некоторого глубинного уровня строения материи. Изменение количества указанных предэлементов, т. е. их поток задает время Вселенной, вызывая процессы замены элементов в иерархии природных систем.
Ассоциации, связанные с идеей порождающего потока, не новы ни в философии, ни в естествознании. Это и картина мира в даосизме, и современный физический вакуум, и квазисубстанциональная концепция Дж. Уитроу, касающаяся "гипотезы..., согласно которой имеется единый основной ритм Вселенной". Это и поток абсолютного времени И. Ньютона (правда, ньютоновский поток полностью независим от материи (Newton, 1687), а генерирующий поток непосредственно связан с материальными объектами). Это и поток времени Н. А. Козырева (1982), который формирует причинность в мире, является одним из источников энергии звезд, обусловливает новые "метавзаимодействия" (Еганова, 1984) объектов мира. В работе И. А. Егановой приведены многочисленные указания на эксперименты, объяснение которых, по-видимому, требует привлечения идей Н. А. Козырева (см. также серию экспериментальных работ последних лет М. М. Лаврентьева с соавторами, 1990, 1991, 1992). Это и поток, "рождающийся из пространства-времени-материи" (Grunzig et.al., 1987; Prigogine et.al., 1989; Пригожин, Стенгерс, 1994, С. 232.) в неравновесном варианте общей теории относительности.
Гипотеза генерирующего потока достаточна, чтобы конструировать и время, и пространство, и частицы, и взаимодействия... Вот несколько подобных эвристик, где излагаются не строгие результаты, а только лишь исследовательская программа разработки метаболического подхода.. Источники вхождения во Вселенную (или стоки из нее) генерирующего потока отождествим с заряженными частицами мира. Допускается существование нескольких генерирующих потоков во Вселенной, т. е. Вселенная не замкнута по отношению к потокам предэлементов нескольких глубинных уровней ее строения. Заряды частиц есть динамические характеристики потоков, источниками которых являются частицы. Различные виды зарядов порождаются генерирующими потоками различных уровней иерархии.
Появившись как логическая экстраполяция свойств метаболического времени, генерирующий поток позволяет конструктивно искать подходы к существующим проблемам естествознания. Связь между течением времени и неравновесностью, диссипацией потоков и необратимостью тривиальна: неравновесность системы, т. е. наличие субстанционального потока через нее и есть течение времени.
Суперпозиция элементов глубинных уровней естественных иерархий образует пространство (синонимы - среда для частиц, субстанциональный "эфир", физический вакуум). Метаболическое движение объектов в пространстве (эфире) происходит не путем "раздвигания" элементов эфира, а путем проникновения этих элементов в объекты и замены уже имеющихся в объекте элементов, т. е. "эфирного трения", "эфирного ветра" не существует. Наглядными образами строения объектов из эфира будут не вихри или торы, а "фонтаны" или бьющие в водоеме "ключи". Последовательности "излученных"частицами предэлементов образуют систему окрестностей частицы и порождают понятие "близости" в пространстве и конструкцию топологии пространства.
Предположение о том, что материальные частицы есть "входы" или "выходы" генерирующих потоков в нашей Вселенной, позволяет предложить лесаржевский (Розенберг, 1935) механизм взаимодействия частиц: "Современное доказательство теоремы Ньютона основано на гидродинамических соображениях, восходящих к Лапласу: дело в том, что единственное сферически симметричное течение несжимаемой жидкости - это течение по радиусам со скоростью, обратно пропорциональной квадрату расстояния от центра... Итак, силовое поле притяжения точечной массой математически совпадает с полем скоростей течения несжимаемой жидкости" (Арнольд, 1987). Истечение и поглощение предэлементов можно рассматривать как обмен предэлементами между частицами, что соответствует традиционной для теоретической физики конструкции взаимодействия. Различным генерирующим потокам соответствуют как различные виды зарядов, так и различные виды взаимодействия.
Примером реализации рассмотренных выше идей может служить развиваемая В. А. Ацюковским эфиродинамика, истоки которой лежат в работах Фалеса, Анаксимандра, Гераклита, Парменида, Зенона, Аристотеля, В. Томсона, Дж. Максвелла. Рассматриваются три формы движения:

1.Поступательная: ламинарная и продольно-колебательная.

2.Вращательная: тороидальная (замкнутая), вихреобразная (разомкнутая).

3.Диффузионная: температурная, градиентноскоростная, массовая.

В соответствии с гидромеханической моделью элементарных частиц Г. Джейла протон - витой бублик (кроме тороидального есть винтовое движение) с отверстием в центре, из которого выбрасывается винтовой поток эфира в окружающее пространство. Вихрь этот более холодный, чем окружающая cреда, поэтому охлаждает окружающий эфир, что существенно в создании гравитации. Электрическое поле - система разомкнутых вихрей, а фотон - система линейных вихрей.
Чтобы вывести уравнение тяготения, надо брать за основу тепловые процессы в эфире: градиент температур порождает градиент давления. Эфиродинамика способна описать структуру Галактики, ее энергодинамику, как результат кругооборота эфира между ядром и периферий Галактики. Эфирный вихрь по спирали ускоряется к центру. Протоны образуются в результате уплотнения вихря до критической величины, присоединяя вихри - электронные оболочки. За счет градиента температур образуются гравитационные силы, в результате чего появляются скопления газов - звезды, которые по инерции движутся к периферии. Вследствие вязкости протоны теряют кинетическую энергию вращения, разваливаются и вновь обращаются в свободный эфир, увеличивая его давление. Разность давлений заставляет эфир двигаться снова к центру.
Субстанционный подход позволяет попытаться ввести конструкцию причинности. Рассмотрим ситуацию, в которой предэлемент генерирующего потока испускается частицей-источником и поглощается другим объектом. Назовем описанный процесс причинным звеном: акт испускания фиксированного предэлемента - причиной в причинном звене, а акт поглощения того же предэлемента - следствием. При конечной "скорости распространения генерирующего потока" причина и следствие оказываются разделенными пространственно-временным интервалом.
Распространение генерирующего потока по отношению к частицам-источникам оказывается двух "знаков" - испускание или поглощение. Выделенное направление потока, кроме течения времени, порождает неравноправность правых и левых систем координат, а также различные знаки зарядов. Мысленная операция "обращения" потока должна приводить к трем согласованным эффектам: к обращению направления времени (несохранение "временной четности"), к замене правых систем координат на левые или наоборот (несохранение "пространственной четности") и к замене знака зарядов частиц (изменение "зарядовой четности"). Античастица, как принято в квантовой электродинамике, оказывается частицей, движущейся "против времени". Обращение генерирующего потока (и существующее согласованное изменение зарядовой, пространственной и временной четностей), по-видимому, не меняет состояния мира.
Если физические процессы разыгрываются в среде из предэлементов, которые сами не являются частицами и истечение которых порождает обладающие массой и другими зарядами частицы, то надмолекулярные иерархии, связанные, в частности, с жизнью, задаются уже средами из самих частиц. "Когда движение окончательно останавливается, тело умирает." (Cuvier, 1817)
Гипотеза генерирующих потоков допускает и более радикальные, чем аналогии с метаболическим движением, предположения о специфике явлений жизни. Так же как частицы-заряды являются источниками генерирующих потоков, порождающих физические взаимодействия, так и живые организмы есть источники специфических потоков предэлементов каких-то иерархических уровней строения материи (Левич, 1993). Различные потоки могут быть ответственны за свойства жизни, сознания, пассионарности. Свойства жизни по своему происхождению становятся аналогичными свойствам, например, электрического или барионного заряда. Отличие живого от неживого оказывается связанным со специфичностью и количеством задействованных в феномене времени генерирующих потоков.
Утверждения метаболической концепции значительно прозаичнее: речь идет о вполне материальных, но не регистрируемых средствами современных научных технологий уровнях строения естественных систем. Гипотетические потоки предэлементов этих уровней нужны не специально для введения жизненных сил, а отвечают в метаболическом подходе логике вывода целого круга конструкций, связанных с феноменом времени в естестознании.
Признание генерирующих потоков снимает оппозицию второго начала термодинамики существованию феноменов развития, поскольку второе начало термодинамики относится исключительно к изолированным системам. Отпадает приложимость второго начала к той открытой части Вселенной, где генерирующие потоки порождают течение времени, что, по-видимому, не составляет открытия ни для физиков, ни для астрономов: "... ежедневный опыт убеждает нас в том, что свойства природы не имеют ничего общего со свойствами равновесной системы, а астронамические данные показывают, что то же самое относится и ко всей доступной нашему наблюдению колоссальной области Вселенной" (Ландау, Лифшиц, 1964). Более того, "отдельные небесные тела и их системы так изолированы друг от друга, что для них тепловая смерть должна заметно приблизиться прежде, чем произойдет вмешательство сторонней системы. Поэтому деградированные состояния систем должны бы преобладать, а вместе с тем они почти не встречаются. И задача состоит не только в том, чтобы объяснить неравновесность Вселенной в целом, она имеет значительно более конкретный смысл - понять, почему отдельные системы и сами небесные тела продолжают жить несмотря на короткие сроки релаксации." (Козырев, 1963)
Энтропийный экстремальный принцип во Вселенной, открытой для генерирующих потоков, совершенно меняет взгляд на эволюцию мира. Вот каким рисует будущее Вселенной И. Д. Новиков (1990, С. 181-189): "...Если во Вселенной нет заметных количеств материи между галактиками, которая почему-либо не видна, то она всегда будет расширяться... Примерно через сто тысяч миллиардов лет погаснут самые последние звезды... Несмотря на отсутствие пока прямых экспериментальных данных, вся совокупность наших физических знаний указывает на то, что вещество Вселенной не стабильно и хотя очень медленно, но распадается... происходит и процесс квантового испарения черных дыр, которые остаются после смерти некоторых массивных звезд и существуют в ядрах Галактик. Таким образом, и остывшие звезды, и разреженный газ, а затем и черные дыры в далеком будущем исчезнут из Вселенной... во Вселенной останутся только редкие электроны и позитроны, разбросанные в пространстве на гиганские расстояния друг от друга".
Еще более радикально будущее мира согласно "принципу Гельвеция" ("Время, зуб которого разжевывает железо и пирамиды, видит лишь смерть, которую оно приносит" (Гельвеций, 1974)) описывает Ю. Б. Молчанов (1990): "...во время исчезает все, и исчезает без следа, и в этом-то и состоит подлинная сущность времени".
Гипотеза генерирующих потоков позволяет противопоставить принципу Гельвеция (или, если угодно, принципу Хроноса - бога, пожиравшего своих детей) принцип, который стоило бы назвать "принципом Козырева" ("Очевидно, в самых основных свойствах материи, пространства, времени должны заключаться возможности борьбы с тепловой смертью противоположными процессами, которые могут быть названы процессом жизни. Благодаря этим процессам поддерживается вечная жизнь Вселенной." (Козырев, 1963)). Пока Вселенная открыта для генерирующих потоков, ее эволюция сопровождается самоорганизацией, ростом неоднородности и сложности.
В одной из своих статей академик А. Д. Сахаров писал, что природа настолько многообразна, что в принципе позволяет существовать мирам с одной или двумя пространственными и несколькими временными переменными. Болгарский физик Н.Колицын рассматривал теорию с бесконечным числом временных переменных, различающихся по силе их проявления в материальном мире.
По мнению В. Барашенкова, развивающего представления о многомерности времени, тела с иной, чем одномерное, временной траекторией находятся в нашем времени только мгновение - в момент пересечения их и нашей траектории. Чуть раньше они были еще в прошлом, мгновение спустя окажутся в нашем будущем.
Оценки баланса энергии в многовременном мире приводят на первый взгляд к неустранимым дефектам. Так в теории с несколькими временами энергия тоже вектор. Возможно, что его компоненты будут компенсировать друг друга: рождение вещества не будет сопровождаться изменением энергии, например, в абсолютно пустом пространстве из "ничего" будут рождаться частицы с противоположно направленными, гасящими друг друга векторами энергии. Этот процесс, могущий происходить в каждой точке бесконечного пространства, приводит к тому, что называют распадом вакуума: мгновенный взрыв пустоты с выделением бесконечно большого количества вещества. Однако наш мир оказывается стабильным, поскольку от взрыва его удерживает неограниченно большое количество очень слабых взаимосвязей.
Временные траектории тел в одномерном и многомерном мирах располагаются в направлении из прошлого в будущее, т. е. компоненты вектора энергии имеют положительный знак по направлению ко времени. Вселенная может быть многомерной не только в пространстве, но и во времени, только временные координаты скрыты от нас.
В 1949 г. математик К. Гедель выступил в Принстонском университете с докладом "Время в общей теории относительности". Он доказал, что для некоторого класса моделей Вселенной могут существовать замкнутые во времени так называемые геодезические линии, т. е. Вселенная может возвращаться к своему исходному состоянию и в дальнейшем раз за разом повторять пройденные циклы. Ход эволюции должен многократно повторяться. Индийский физик С. Чандрасекар подробно рассмотрел модель Геделя и пришел к выводу, что такая возможность не исключена в рамках ОТО.

Явление искажения биологического времени известно давно. И лишь сейчас его стали исследовать физическими методами. Полагают, что организм человека может влиять на ход времени. Трудно говорить о механизме такого воздействия, но известно, что изменения, чаще всего замедление, происходят в состоянии сильного испуга. В одном из экспериментов с использованием датчиков времени (хронометров) и дублированных кварцевых генераторов осуществляли сброс новичков с парашютной вышки. Полет выглядел как смертельное падение со спасительным подхватом у самой последней черты. Из восьми испытуемых у двух были зафиксированы кратковременные всплески замедления времени, у других фиксировалось его ускорение (эти добровольцы встречались с опасностью не вдруг - заранее испытывали страх перед падением).

Вот свидетельства солдат, заглядывавших в глаза смерти не в воздухе, а на земле. Вспоминает капитан Н. З., служивший в Афганистане и выживший после ранения: "Я так залюбовался красивым полетом летящей прямо в меня пули, что даже увернуться не догадался, хотя времени у меня было предостаточно". Сержант В. Ч.: "Черный ствол ручного пулемета, стреляющий в меня с 5 метров, показался очень большим, даже огромным. Время остановилось, наступила полная тишина, я просто успел не спеша отойти в сторону и пули прошли левее". Пилоты, пережившие авиакатастрофы, свидетельствуют: "Время, реагируя на состояние человека, может замедлять или ускорять свой бег." (В. Чернобров)

3) Реляционная концепция считает время отношением или сис­темой отношений между физическими событиями (явления­ми) [4].
Не будем останавливаться на достижениях Древнего мира в измерении времени, в изобретении часов, основанных на раз­личных конструктивных принципах (солнечные, водяные, пе­сочные...).
Гораздо интереснее физико-философские аспекты изучения проблемы времени.
Около 2600 лет назад древнегреческий мудрец Анаксимандр (ок. 610-546 до н. э.) учил, что первоосновой всякого бытия есть "бесконечность", пытался осмыслить Вселенную в целом.
Он был одним из первых в античной науке, кто представил Все­ленную, разделенную на две части, принципиально отличные друг от друга с точки зрения времени: составляющую более вы­сокого ранга - вечную и неизменную - и конкретно-предмет­ную часть Мира, постоянно меняющуюся во времени.
Такая концепция времени берет начало из древнеиндийских (веди­ческих) представлений и, очевидно, проникла в Грецию через Египет.
Анаксимандр считал, что основой всего является бес­предельное вечное вневременное и неизменное начало, из кото­рого рождаются и в которое вновь возвращаются все многочис­ленные миры. Этому началу он противопоставлял бренный мир вещей, над которым властвует время [5].
Тут, как пишет Молчанов, сделана заявка на субстанциаль­ную концепцию времени, ибо время здесь - особая самодовле­ющая сущность.
Таким видел мир Анаксимандр.
Поражает другое: прошло 2500 лет, а некоторые наши совре­менники все еще эксплуатируют идею о "безвременьи"(нигде, никогда, никем и ничем не подтвержденную).
Я не имею в виду официальную (большую) науку, но рядом...

4) 2.1 Пространство и время в специальной теории относительности

При изучении движения со скоростями, сравнимыми со скоростью света, выяснилось, что река времени не так проста, как думали раньше. Эта теория показала, что понятия ”сейчас”, ”позже” и ”раньше” имеют простой смысл только для событий, которые происходят недалеко друг от друга. Когда сравниваемые события происходят далеко, то эти понятия однозначны только в том случае, если сигнал, идущий со скоростью света, успел дойти от места одного события до места, где произошло другое. Если это не так, то соотношение “раньше» - «позже” неоднозначно и зависит от состояния движения наблюдателя. То, что было ”раньше” для одного наблюдателя, может быть ”позже” для другого. Такие события не могут влиять друг на друга, т.е. не могут быть причинно связанными. Это обусловлено тем, что скорость света в пустоте всегда постоянна. Она не зависит от движения наблюдателя и является предельно большой. Ничто в природе не может двигаться быстрее света. Еще более удивительным оказалось то, что течение времени зависит от скорости движения тела, т.е. секунда на движущихся часах становится ”длиннее”, чем на неподвижных. Время течет тем медленнее, чем быстрее по отношению к наблюдателю движется тело. Этот факт надежно измерен и в опытах с элементарными частицами, и в прямых опытах с часами на летящем самолете.
Таким образом, свойства времени только казались неизменными. Релятивистская теория установила неразрывную связь времени с пространством. Изменения временных свойств процессов всегда связаны с изменением пространственных свойств.

2.2 Общая теория относительности

Дальнейшее развитие понятие времени получило в общей теории относительности, которая показала, что на темп времени влияет поле тяготения. Чем сильнее гравитация, тем медленнее течет время по сравнению с его течением вдали от тяготеющих тел, т.е. время зависит от свойств движущейся материи. Наблюдаемое извне время на планете течет тем медленнее, чем она массивнее и плотнее. Этот эффект имеет абсолютный характер. Таким образом, время является локально неоднородным и на его ход можно оказывать влияние. Правда, наблюдаемый эффект обычно мал.
Теперь уже река времени скорее представляется текущей не везде одинаково и величаво: быстро в сужениях, медленно на плесах, разбитой на множество рукавов и ручейков с разной скоростью течения в зависимости от условий. Теория относительности подтвердила философскую идею, согласно которой время лишено самостоятельной физической реальности и вместе с пространством является лишь необходимым средством наблюдения и познания окружающего мира разумными существами. Таким образом, концепция абсолютного времени как единого потока, равномерно текущего независимо от наблюдателя, была разрушена. Абсолютного времени как оторванной от материи сущности нет, но есть абсолютная скорость любого изменения и даже абсолютный возраст мироздания, рассчитанный учеными. Скорость света сохраняет свое постоянство даже в неоднородном времени.

Дата добавления: 2015-11-04