загрузка...
загрузка...
На головну

Розвиток поглядів на простір і час в історії науки

  1. Future Indefinite Tense. Майбутнє невизначений час.
  2. I. З історії філософських трактувань рефлексії
  3. I.3.1) Розвиток римського права в епоху Стародавнього Риму.
  4. II. Розділіть фрази на ритмічні групи, скажіть їх, дотримуючись щодо рівний час їх проголошення.
  5. II.3.3) Сила і простір дії законів.
  6. III. Простір елементарних подій.
  7. III. РОЗВИТОК ПСИХІКИ У тваринному світі І СТАНОВЛЕННЯ СВІДОМОСТІ ЛЮДИНИ

Вже в античному світі мислителі замислювалися над природою і сутністю простору і часу. Так, одні з філософів заперечували можливість існування порожнього простору або, за їх висловом, небуття. Це були представники елейськой школи в Стародавній Греції. Деякі філософи, в тому числі Демокріт, Стверджували, що порожнеча існує, як матерія і атоми, і необхідна для їх переміщень і з'єднань.

В доньютоновской період розвиток уявлень про простір і час носило переважно стихійний і суперечливий характер. І тільки в «Засадах» давньогрецького математика Евкліда просторові характеристики об'єктів вперше здобули строгу математичну форму. У цей час зароджуються геометричні уявлення про однорідний і нескінченному просторі.

Геоцентрична система К. Птолемея, Викладена ним у праці панувала в природознавстві до XVI в. Вона представляла собою першу універсальну математичну модель світу, в якій час було нескінченним, а простір кінцевим, що включає рівномірне круговий рух небесних тіл навколо нерухомої Землі.

Докорінна зміна просторової і всієї фізичної картини відбулося в геліоцентричної системи світу, розвиненою Н. Коперником в роботі «Про обертання небесних сфер». Принципова відмінність цієї системи світу від колишніх теорій полягало в тому, що в ній концепція єдиного однорідного простору і рівномірності течії часу знайшла емпіричний базис. Визнавши рухливість Землі, Коперник у своїй теорії відкинув всі колишні уявлення про її унікальність, «єдиності» центру обертання у Всесвіті. Тим самим теорія Коперника не тільки змінила існуючу модель Всесвіту, а й направила рух природничо-наукової думки до визнання безмежності і нескінченності простору.

Космологічна теорія Д. Бруно зв'язала воєдино нескінченність Всесвіту і простору. Представляючи Всесвіт як «ціле нескінченне», як «єдине, безмірне простір», Бруно робить висновок і про безмежності простору, бо воно «не має краю, межі і поверхні». Практичне обгрунтування висновки Бруно отримали в «Фізиці неба» І. Кеплера і в небесної механіки Г. Галілея. Кеплер встановив універсальну залежність між періодами обертання планет і середніми відстанями їх до Сонця, ввів уявлення про їх еліптичних орбітах. Концепція Кеплера сприяла розвитку математичного і фізичного вчення про простір.

Справжня революція в механіці пов'язана з ім'ям Г. Галілея. Він ввів в механіку точний кількісний експеримент і математичний опис явищ. Першорядну роль у розвитку уявлень про простір зіграв відкритий ним загальний принцип класичної механіки - принцип відносності Галілея. Згідно з цим принципом всі фізичні (механічні) явища відбуваються однаково в усіх системах, що спочивають чи рухаються рівномірно і прямолінійно з постійною за величиною і напрямком швидкістю. Він встановлює инвариантность (незмінність) в системах довжини, часу і прискорення.

Подальший розвиток уявлень про простір і час пов'язано з раціоналістичної фізикою Р. Декарта, Який створив першу універсальну фізико-космологічних картину світу. В основу її Декарт поклав ідею про те, що всі явища природи пояснюються механічним впливом елементарних матеріальних частинок. Взаємодією елементарних частинок Декарт намагався пояснити всі фізичні явища: теплоту, світло, електрику, магнетизм. Саме ж взаємодія він представляв у вигляді тиску або удару при зіткненні частинок один з одним і ввів таким чином в фізику ідею близкодействия. Агентом, передає взаємодії від тіла до тіла, він вважав частинки ефіру. ефір трактується Декартом як найтонша рідина безмежної протяжності, існуючий всюди, - як в порах тел, так і поза ними, як рухливий, текучий, безперервний.

Декарт ввів координатну систему, В якій час уявлялося як одна з просторових осей. Теза про єдність фізики і геометрії привів його до ототожнення матеріальності і протяжності. Виходячи з цієї тези він заперечував порожній простір і ототожнив простір з протяжністю. Декарт розвинув також уявлення про співвідношення тривалості і часу.

Таким чином, розвиток уявлень про простір і час в доньютоновской період сприяло створенню концептуальної основи вивчення фізичного простору і часу. Ці уявлення підготували математичне та експериментальне обгрунтування властивостей простору і часу в рамках класичної механіки.

В класичній механіці І. Ньютона вершиною стала теорія тяжіння, Що проголосила універсальний закон природи - закон всесвітнього тяжіння. Згідно з цим законом сила тяжіння універсальна і проявляється між будь-якими матеріальними тілами незалежно від їх конкретних властивостей. Вона завжди пропорційна добутку мас тіл і обернено пропорційна квадрату відстані між ними.

Поширивши на весь Всесвіт закон тяжіння, Ньютон розглянув і можливу її структуру. Він прийшов до висновку, що Всесвіт є не кінцевою, а нескінченною. Лише в цьому випадку в ній може існувати безліч космічних об'єктів - центрів гравітації. У 1687 р вийшов основний працю Ньютона «Математичні початки натуральної філософії». Ця праця більш ніж на два століття визначив розвиток усієї природничо-наукової картини світу. У ньому були сформульовані основні закони руху і дано визначення понять простору, часу, місця і руху.

Ньютон пропонує розрізняти два типи понять простору і часу: абсолютні (Справжні, математичні) і відносні (Що здаються, повсякденні) і дає їм наступну типологічних характеристику:

абсолютна, справжнє, математичне час само по собі і по своїй суті, без жодного відношення до будь-чого зовнішнього, протікає рівномірно й інакше називається тривалістю. відносне, здається, або повсякденне, час є або точна, або мінлива, осягається почуттями, зовнішня міра тривалості, що вживається в повсякденному житті: годину, день, місяць, рік.

абсолютна простір по своїй суті, безвідносно до чого б то не було зовнішнього, залишається завжди однаковим і нерухомим. відносне простір є міра або будь-яка обмежена рухома частина, яка визначається нашими почуттями за положенням його відносно деяких тіл.

З критикою ньютоновских уявлень про простір і час виступив німецький вчений Г. В. Лейбніц. він розвивав реляционную концепцію простору і часу, що заперечують існування простору і часу як абсолютних сутностей. Передбачаючи положення теорії відносності Ейнштейна про нерозривний зв'язок простору і часу з матерією, Лейбніц вважав, що простір і час не можуть розглядатися в «відволікання» від самих речей. Однак дані уявлення Лейбніца не зробили помітного впливу на розвиток фізики.

Успіхи ньютонівської системи (вражаюча точність і удавана ясність) призвели до того, що багато критичних міркування на її адресу обходилися мовчанням. А ньютоновская концепція простору і часу, на основі якої будувалася фізична картина світу, виявилася панівної аж до кінця XIX ст. Основні положення цієї картини світу, пов'язані з простором і часом, полягають в наступному.

Простір вважалося нескінченним, плоским, «прямолінійним», евклідовим. Його метричні властивості описувалися геометрією Евкліда. Воно розглядалося як абсолютне, пусте, однорідне і ізотропне (немає виділених точок і напрямків) і виступало в якості «вмістилища» матеріальних тіл, як незалежна від них інерціальна система. Час розумілося абсолютним, однорідним, рівномірно поточним. Воно йде відразу і скрізь у всьому Всесвіті «одноманітно і синхронно» і виступає як незалежний від матеріальних об'єктів процес тривалості. Значення вказівок часу в класичній механіці вважалося абсолютним, що не залежать від стану руху тіла відліку.

Ухвалення абсолютного часу і постулирование абсолютної і універсальної одночасності у всьому Всесвіті стало основою для теорії дальнодействия. Як дальнодействующей сили виступало тяжіння, яке з нескінченною швидкістю, миттєво і прямолінійно поширювало сили на нескінченні відстані. Ці миттєві, позачасові взаємодії об'єктів служили фізичним каркасом для обгрунтування абсолютного простору, що існує незалежно від часу.

До XIX в. фізика була в основному фізикою речовини, тобто вона розглядала поведінку матеріальних об'єктів. Вивчення електромагнітних явищ в XIX в. виявило ряд суттєвих відмінностей їх властивостей в порівнянні з механічними властивостями тел. Пов'язано це було в тому числі з дослідженням природи світла.

Х. Гюйгенс дотримувався хвильової концепції світла, згідно з якою світ - це хвиля, що поширюється в пружною механічною середовищі, яка є світлоносний ефір. Поряд зі світлоносні ефіром, для пояснення електричних властивостей тіл Б. Франкліном вводиться поняття електричного ефіру, а Ф. Епінус - Поняття про магнітної рідини.

Виникло питання: нерухомий чи сам ефір або ж він рухається? Якщо він рухається, то захоплюється рухомими тілами? Дослідження різних вчених привели до трьох концепцій природи ефіру. Перша з них визначала ефір як непод  Віжн середовище, не захоплюється рухомими тілами. Друга свідчила про повну захопленні ефіру рухомими тілами, внаслідок чого різні верстви ефіру повинні мати різні швидкості. І, нарешті, третя точка зору, висловлена О. Френеля, Говорила про часткове захоплення ефіру рухомими тілами.

Проблемна ситуація в фізичної теорії відразу ж стимулювала постановку експериментів, в ряду найбільш блискучих з яких є досвід Л. Фізо і досвід А. Майкельсона. Однак проблема здавалася нерозв'язною, бо результати дослідів Фізо свідчили про часткове захоплення ефіру, результати дослідів Майкельсона - про повне захоплення ефіру, явище ж аберації світла вказує на те, що якщо ефір існує, то він нерухомий. Всі точки зору, що базуються на динамічних теоріях ефіру, виявилися неспроможними.

Хоча гіпотеза ефіру була усунена наукою XX століття, вона залишила без сумніву важливий слід у формуванні фізичних понять. Адже прийняття ефіру - це, по суті, прийняття точки зору близкодействия - передачі взаємодії від однієї точки ефіру до іншої, що призвело в дослідженнях М. Фарадея і Дж. Максвелла до вироблення поняття поля.

Фарадей вважає, електричне дію передається на відстані, проте не на основі ньютонівського взаємодії, а за допомогою силових ліній, які з'єднують між собою частинки. Новий погляд Фарадея наповнив порожній простір Ньютона безперервної сукупністю матеріальних субстанцій - силовим полем. У Максвелла ми знаходимо констатацію існування поля як реальності і одночасно визнання їм матеріальної середовища - ефіру. Іншими словами, поле він розглядає як збуджений стан ефіру. Надалі поле як реальність наділяється тими ж характеристиками, що і речовина - енергією, масою, імпульсом. До початку XX століття фізика вивчає матерію в двох її проявах - речовина і поле.

Структура електромагнітного поля резюмується в семи рівняннях Максвелла. Ці рівняння відрізняються від рівнянь механіки. Рівняння механіки застосовні до областям порожнього простору, в яких присутні частинки. Рівняння ж Максвелла застосовні для всього простору, незалежно від того, є присутнім там речовина (в тому числі, заряджені тіла), іншими словами, дозволяють простежити зміни поля в часі в будь-якій точці простору, тобто отримати рівняння електромагнітної хвилі. Рівняння Максвелла дозволяють описувати всі відомі електричні і магнітні явища. Виходячи зі своїх рівнянь, після ряду перетворень Максвелл встановлює, що електромагнітні хвилі поширюються з тією ж швидкістю, що і світло, і приходить до висновку про те, що світло - це електромагнітна хвиля, Що було пізніше, вже після смерті Максвелла, експериментально підтверджено Г. Герцем. Таким чином, Максвеллові вдалося підтвердити дію законів збереження і принципу близкодействия завдяки введенню поняття електромагнітного поля.

Нове розуміння простору і часу ми знаходимо в спеціальній теорії відносності А. Ейнштейна. У ній поняття «довжина», «проміжок часу» між подіями і навіть «одночасність» подій виявилися не абсолютними, а відносними.

 




Сабліна Ольга Анваровна | Навчальний посібник | Наука і її характерні риси | Природознавство і його відмінність від гуманітарних наук | Структура природничо-наукового пізнання | Методи природничо-наукового пізнання | Наукові революції як трансформація підстав науки | Загальна теорія відносності | Симетрія і закони збереження | Структурні рівні організації матерії |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати