Учебно-методический комплекс дисциплины дн(М)Ф. 7 Физическая картина мира основная образовательная программа подготовки бакалавра по направлению
Скачать 1.49 Mb.
|
У Еврипида хаос — это пространство между небом и землей. Впоследствии хаос начинает пониматься как первозданное беспорядочное состояние элементов, но с присоединением творчески оформляющего начала. У неоплатоников хаос выступает в качестве начала, производящего разъединение и становление в умопостигаемом мире. Хаос наделен формообразующей силой не только в интуициях античного мира. Не только Левкипп и Демокрит впускают в свою космогоническую теорию всеобщее рассеяние вещества, вихри и беспорядочное движение атомов. Лукреций говорил о разрушении законов рока, об отклонении от первоначал. Платон, описывая рождение Вселенной, даже предполагает вид беспорядочной причины вместе со всеми способами действия. Хаос как беспорядочное буйство стихий все раскрывает, разверстывает, всему дает возможность выйти наружу. В этом качестве он выступает как основа мировой жизни, как нечто живое, животворное. К такому пониманию в большей мере тяготела языческая Эллада, чем Рим. В трагедиях Сенеки многократно встречается взывание страдающих и гибнущих к всепоглощающему хаосу. Героев трагедий римлянина Сенеки хаос страшит. Он мрачен, слеп и алчен и всякий раз готов поглотить в разверстой бездне отчаявшихся и обезумевших. В Греции же хаос — жизнерадостный, жизнью упоенный, славящий вакханалии, олицетворен культом Диониса (в греческой мифологии бога виноградарства и виноделия). Но бог животворящих восторгов никогда не был богом обилия и покоя в достигнутой цели. Он — бог бесчисленных возможностей, бесконечно разверзающихся в несказанной полноте и силе и через миг исчезающих для новой смены — такова блистательная характеристика Дионисова культа. Впоследствии Н. Бердяев писал: «Два противоположных начала легли в основу формации русской души — • природная, дионисическая, языческая стихия и • аскетически-монашеское православие». «В русской душе всегда сохраняется доныне дионисический, экстатический элемент». Примером могут служить русские народные песни. Итак, хаос совмещает в себе принципы универсального порождения и универсального поглощения, является излюбленным образом античной философии на протяжении всей ее истории. Хаос — это не только буйство слепых стихий, сумбур необузданных страстей и желаний, искушение абсурдным действием. Это еще рождение новых возможностей, их спонтанное появление в бурлящем, клокочущем вихре перемен. Слепой и алчный хаос делает непостижимым тайну хаоса творческого. Философская мудрость, связывающая настоящее и далекое прошлое, призвана делать человека зрячим, постигающим хаос не только как буйство слепых стихий, но и как лоно вечного становления. Хаос и мифы. Этот вопрос уже частично затронут в предыдущем изложении. Мифология — это совокупность мифов, рассказов, предания, повествования о жизни богов, героев, демонов, духов. Одна из существенных особенностей мифотворчества заключена в стремлении компенсировать фундаментальную потребность всего живого способствовать понижению меры хаоса. Заполняя пустоты неведомого («природа не терпит пустоты»), расширяя могущество человека до масштабов всеведения, миф всегда был направлен на упорядочивание чувственной сферы. Но жизнь социального организма не строится по законам мифов. Поиски принципов гармонизации мира как целого выступали ведущей чертой философских систем, начиная от Сократа и кончая Хакеном, творцом синергетики — теории самоорганизации. Зло и мрак, хаос и бездна не вписываются во всеобщую гармонию и мыслились изначально как чуждые. Неузнаваемо искажая зеркальное отражение божественной красоты, они пугали существо, устремленное к всеобщей благодати, и поэтому объявлялись запредельными и вытеснялись на «тот свет». И, тем не менее, искусство и литература увековечили тему «пляски смерти», а демонология и демономания приобрели широкое распространение. Примеры хаоса. Хаос — широко распространенное нелинейное явление, которое встречается во всех дисциплинах. Это реальное устойчивое явление. Наверняка, многие исследователи обращали свой взор на хаос, приняв его за шум. Однако хаос возникает не только в искусственных системах, но и в любых системах, в том числе и в живых, где встречается нелинейность. Проявление хаоса разнообразно. Это турбулентные клубы сигаретного дыма; водный след за судном на подводных крыльях; вихреобразное образование по ходу плывущего судна; «штопор» самолет при выходе из «пике»; внезапная потеря управления космическим кораблем; неожиданная выдача ЭВМ огромного потока случайных данных; разрушительное действие компьютерного вируса; возникновение фибрилляции сердца у сердечного больного; случайное перемещение магнитных полюсов Земли за последнее тысячелетие. Хаос — это события, способные приводить к катастрофам. Потеря устойчивости рождает турбулентность. Не случайно в восточной философии распространен графический образ хаоса в виде завихрений. Вихреобразные рисунки и аналогичная символика на японских кимоно— наиболее узнаваемые признаки восточной символики, интуитивно навевающие образ хаоса. Возникающий мир дает начало всем вещам и миру в природе. Сообщения о тех или иных проявлениях хаоса встречаются почти во всех научных дисциплинах: астрономии, физике, биологии, биофизике, химии, машиноведении, геологии, медицине, математике, теории плазмы, общественных науках и т.д. В теории хаоса хаос представляет собой довольно необычную форму поведения какой-либо системы в уравновешенном состоянии. Характер системы оказывается настолько чувствительным к начальным условиям, что долговременное прогнозирование поведения становится невозможным. Сейчас появилась новая наука — синергетика, которая делает своим предметом выявление наиболее общих закономерностей спонтанного структурирования, но о ней говорится в отдельной теме Причины хаоса. Можно выделить ряд причин и обстоятельств, в результате которых происходит потеря устойчивости и переход к хаосу. К их числу относятся: 1. Шумы, внешние помехи, возмущающие факторы (хаос и шум часто отождествляют). 2. Наличие большого числа степеней свободы, которыми обладает система в процессе своего функционирования. Она может в этом случае реализовать совершенно случайные последовательности. 3. Достаточно сложная организация системы (например, хаос тропического леса). 4. «Эффект бабочки», суть которого сводится к тому, что нелинейные системы чрезвычайно чувствительны к начальным условиям и обладают свойством быстро разводить первоначально близкие траектории (мушка, летающая перед носом короля, принимающего важные решения, может вызвать изменения в целом государстве). Такое выражение, как «попасть под горячую руку», или приведенная ниже шуточная английская песенка могут явиться примером этой причины хаоса: Не было гвоздя — подкова пропала. Не было подковы — лошадь захромала. Лошадь захромала — командир убит, Конница разбита, армия бежит. Враг вступает в город, пленных не щадя, Оттого, что в кузнице не было гвоздя. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ МОДЕЛЬ СООТНОШЕНИЯ ПОРЯДКА И ХАОСА Ретроспективный историко-философский анализ позволяет говорить о целом спектре концепций, осмысливающих взаимоотношение порядка и хаоса. Пространственная модель соотношения порядка и хаоса существует в двух вариантах. Первый подход близок архаическому сознанию древних народов. В нем хаосу отводится периферия, т.е. все, что ниже упорядоченного мира, за его границами. Впоследствии понятие «вне» приобретает строгую направленность: хаос понимается как движение вниз, в недра, в глубины. Но он не только пугает буйством преисподней, но также и привлекает скрытыми там несметными богатствами и сокровищами. Богиня преисподней — Персефона — прославляет богатства земных недр, т.е. ее значение амбивалентно (амбивалентность — двойственность, когда один и тот же объект вызывает у человека одновременно противоположные чувства, например, любви и ненависти). Такое двойственное, амбивалентное восприятие хаоса бытует в народно-фольклорной литературе и по сей день: направление вниз свойственно всем формам народно-праздничного веселья и гротескного реализма. Направление вниз присуще дракам, побоям, ударам: царей и королей низвергают с трона, в драках сбрасывают на землю. Все завершенное, отжившее, ограниченное, устаревшее бросается в земной и телесный низ для смерти и нового рождения. В землю втаптывают, в нее хоронят, но в нее же и бросают зерно, т.е. завершают посев и собирают жатву. Таким образом, первый вариант пространственной концепции взаимоотношений порядка и хаоса включает в себя понимание хаоса как периферии, удаленной от упорядоченного центра, а затем и от материально-телесного низа в его амбивалентной значимости. Второй вариант этой концепции оформился еще у Аристотеля и стоиков. Хаос понимался ими как физическое место, необходимое для существования тел. Это разверстая бездна, пустота, т.е. хаос противопоставляется пространственной оформленное тело и геометрической фигуре в частности. Последние потому и возможны, так как имеется первопотенция. Этот вариант близок к концепции, рассматривающей n-мерную длительность, которая несет в своем потоке и позволяет чередоваться хаотически неистовым и размеренным, упорядоченным фазам становления. Стадии мирового пожара чередуются с периодами восстановления. ПОИСК МЕХАНИЗМОВ ОБЪЯСНЕНИЯ ПОРЯДКА И ХАОСА. О чем бы юг шла речь: о неистовых водных стихиях, вихре, смерче, вулканическом извержении земной плазмы, — везде при характеристике хаоса бесспорным является чрезмерный, колоссальный переизбыток энергии. Поэтому при исследовании процессов хаотизации достаточно важным оказывается понимание его энергетической стороны. В XX в. чуждые лирике физики доказали, что на макроуровне хаос выполняет функции генетического начала. Бесконечная «пляска» электронов во всем аналогична древнегреческому принципу спонтанного становления. Э. Шредингер, один из создателей квантовой механики, пришел к выводу, что «могущественный порядок точных физических законов возникает из атомной и молекулярной неупорядоченности». Ныне мы знаем, что вдали от равновесия могут спонтанно возникать новые типы структур. В сильно неравновесных условиях Может совершаться переход от беспорядка, теплового хаоса, к порядку. Хаос может выступать как сверхсложная упорядоченность, а среда, предстающая перед нашим взором совершенно беспорядочным, случайным скоплением элементов, на самом деле включает в себя необходимое для рождения огромное число упорядоченных структур разного типа, сколь угодно сложных и законченных. Хаос, беспорядок, стихийность, бесструктурность, сто-хастичность, как и порядок, гармония, структура, организация, — понятия достаточно близкие. Беспорядок — это не только хаос. Хаос — это наличие испорченного порядка. Беспорядок — это такое состояние, когда налицо много вещей, но нет основания отличать одну вещь от другой. Порядок есть не что иное, как различимое отношение совокупности вещей. Говоря о неупорядоченном состоянии, имеют в виду идеал порядка, который в данном случае не реализуется. Случайное распределение — признаки, характеризующие хаосомность. Оказывается, что высокая чувствительность к начальным условиям, приводящая к хаотическому и непредсказуемому поведению во времени, — это не исключение, а типичное свойство многих систем. Э. Шредингер характеризует наличие двух механизмов, которые могут производить упорядоченные явления — статистический механизм, создающий порядок из беспорядка, которому следует ПРИРОДА, и новый механизм, создающий порядок из беспорядка, на котором базируется поведение живого вещества. Если система предоставлена сама себе, то она переходит из наименее вероятного состояния к наиболее вероятностному, тенденцией ей будет разупорядочивание, хаотизация. Все, что происходит в косной материи, увеличивает хаос в той части материи, где это происходит. Живой организм противится переходу к атомарному хаосу. На протяжении своей непродолжительной жизни он проявляет способность поддерживать себя и производить упорядоченные явления. Организм обладает уникальным свойством — концентрировать в себе поток порядка, пить упорядоченность из внешней среды. В мире живого проявляется направленность к положительному приспособительному эффекту. Работа с информацией в визуализированной форме графических образов открыла перед исследователями фантастический, завораживающий мир структур, скрывающийся за видимым хаотическим поведением окружающего мира, благодаря ЭВМ и компьютерам. Г. Хакен считает, что существуют одни и те же принципы самоорганизации различных по своей природе систем, от электронов до людей. На их нахождение и направлена синергетика. Ученые, работающие над проблемой самоорганизации материи, выделяют такую структуру, как аттракторы — притягивающие множества. Они как бы образуют центры, к которым тяготеют элементы. Когда, например, скапливается большое количество народа, почти невозможно пройти мимо и не примкнуть к ним. В обыденной жизни это называется любопытством, а в живом мире это получило название «сползание в точку скопления». Аттракторы притягивают и концентрируют вокруг себя стохастические элементы, которые как бы вбирают в себя хаос, одновременно структурируют среду, являются участниками созидания порядка (можно вырастить кристаллы, поместив в концентрированный солевой раствор шерстяную нитку). РОЛЬ ЭНТРОПИИ КАК МЕРЫ ХАОСА Энтропия, в переводе с греческого, означает превращение. Это понятие впервые было введено в термодинамике для определения меры рассеяния энергии. В теории информации это понятие используется как мера неопределенности, возможность иметь разные исходы. Роль энтропии как меры хаоса стала очевидной после установления связи между механическими и тепловыми явлениями, открытия принципа сохранения энергии и понятия необратимости. Постоянный обмен энергии, лежащий в основе всех процессов, заставляет задумываться как о ее рассеянии, так и о ее источнике. Все процессы в природе протекают в направлении увеличения энтропии. Термодинамическому равновесию системы, в которую не поступает энергия извне, соответствует состояние с МАКСИМУМОМ ЭНТРОПИИ. Равновесие, которому соответствует наибольший максимум энтропии, называется абсолютно устойчивым. Таким образом, увеличение энтропии системы означает переход в состояние, имеющее большую вероятность. Необратимые процессы протекают самопроизвольно до тех пор, пока система не достигнет состояния, которому соответствует наибольшая вероятность, а энтропия при этом достигает своего максимума. Энтропия характеризует вероятность, с которой устанавливается то или иное состояние, и является мерой хаотичности или необратимости. Это мера беспорядка в системах атомов, электронов, фотонов и других частиц. Чем больше порядка, тем меньше энтропия. Деградация качества энергии означает увеличение беспорядка в расположении атомов и в характере электромагнитного поля внутри системы. То есть все процессы, «пущенные на самотек», всегда протекают так, что их беспорядок увеличивается. ПОРЯДОК. Натурфилософская версия тяготела к двум возможным подходам в объяснении порядка: математизированному и организмическому. Математизированный порядок. В рамках этого подхода было сформулировано убеждение, что только математика способна и позволяет открыть порядок там, где царил хаос. Оно делало самоценным математические изыскания, наделяя их высшим смыслом и порождая научную парадигму, в которой хаосу места нет. Хаос был изгнан из строго математической теории Галилея. Отношение порядка упорядочивает элементы множества, на котором оно определено. Разнообразнейшие примеры структур представляют собой иерархии объектов, имеющих вид «деревьев». Определение порядка связано с индивидуальным строением упорядоченного множества. Если из двух натуральных чисел предшествующим считать меньшее, то натуральный ряд не только упорядочен, но и вполне упорядочен. В математизированном подходе преобладают рассуждения, обосновывающие исчисление всех прошлых и будущих состояний Вселенной на основании того, что относительно какого-то момента известны все силы и положения частей. ДИАЛЕКТИЧЕСКОЕ ЕДИНСТВО 0-МЕРНОЙ ТОЧКИ Структура пространства дает нам возможность обсудить истоки полного хаоса и высшей упорядоченности. Они находятся в диалектическом единстве 0-мерной точки. Расходящиеся во все стороны направления олицетворяют полную неупорядоченность (хаос). Сходящиеся в одну точку направления, наоборот, являются воплощением полной упорядоченности. Однако раздвоением единого на противоположности дело не ограничивается. 0-мерных точек — бесконечное множество, поэтому возможности хаоса неограниченны. Но это же и ведет к возможности образования центров сходящихся направлений, т.е. хаос направлений содержит в себе возможность упорядоченности. То же самое произойдет, если представить, что в каждой из бесконечного множества точек направления расходятся — одновременно будет возникать хаос. Это говорит о том, что структура пространства не допускает ни полного хаоса, ни полного порядка. Но положение «фифти-фифти» (50x50) в природе не наблюдается. Значит, у ПРИРОДЫ есть некий набор средств противостоять нарастанию хаоса и развитие жизни на Земле — яркий тому пример. Равнозначность точек и направлений говорит о равновесном состоянии пространства и является основой его существования. Любое локальное нарушение этого пространства вызывает реакцию противодействия, которая создает динамическое равновесие с тем, что вызвало это нарушение. Эти проявлений называются сегодня полями. Таков один из уровней бытия. Обобщения. Современный уровень развития проблематики порядка и хаоса формулирует три существенных дополнения к традиционным взглядам: 1. Представление о хаосе как источнике гибели и деструкции (разрушения) заменяется более емким пониманием хаоса как основания для установления упорядоченности, причины спонтанного структурирования. 2. Определение хаоса как состояния, производного от первичной неустойчивости материальных взаимодействий, подразумевается универсальной характеристикой, охватывающей живую, косную (неживую) и социально-организованную материю. 3. Хаос — это не только бесформенная масса, а сверх-сложноорганизованная последовательность, логика которой представляет большой интерес. 3. СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ. МИКРО-, МАКРО- И МЕГАМИРЫ МАТЕРИЯ. ВСЕОБЩИЕ АТРИБУТЫ МАТЕРИИ. Слово «материя» многозначно. В быту им пользуются для обозначения той или иной ткани. Иногда придают иронический смысл, говоря о «высокой материи». Человека окружает множество различных вещей и процессов: животные и растения, машины и инструменты, химические соединения, произведения искусства, явления природы и т.д. Современная астрономия сообщает, что видимая Вселенная насчитывает сотни тысяч звезд, звездных туманностей и других небесных тел. У всех предметов и явлений, несмотря на их разнообразие, есть общая черта: все они существуют вне сознания человека и независимо от него, т.е. являются материальными. Люди открывают все новые и новые свойства природных тел и процессов, производят бесконечное множество несуществующих в природе вещей, следовательно, материя, как уже отмечалось выше, неисчерпаема. Из свойств материальных объектов можно выделить всеобщие, универсальные, называемые атрибутами. К всеобщим атрибутам материи относятся: связь, взаимодействие, движение, пространство и время, структурность, системная организация, вечность во времени, структурная и пространственная бесконечность, способность к саморазвитию, отражение, единство прерывности и непрерывности, о котором говорилось выше. Материя и ее атрибуты несотворимы и неуничтожимы, существуют вечно и бесконечно разнообразны по форме своих проявлений. Все явления в мире обусловлены естественными материальными связями и взаимодействиями, причинными отношениями и законами природы. В этом смысле в мире нет ничего сверхъестественного и противостоящего материи. Человеческая психика и сознание тоже определяются материальными процессами в мозгу человека и являются высшей формой отражения внешнего мира. СТРУКТУРА И СИСТЕМНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ МАТЕРИИ Структурность и системная организация материи относятся к числу ее важнейших атрибутов, выражают упорядоченность существования материи и те конкретные формы, в которых она проявляется. Под структурой материи обычно понимают ее строение в макромире, т.е. существование в виде молекул, атомов, элементарных частиц и т.д. Это связано с тем, что человек является макроскопическим существом и для него привычными являются макроскопические масштабы, поэтому понятие структуры ассоциируется обычно с различными микрообъектами. Но если рассматривать материю в целом, то понятие структуры материи будет охватывать также макроскопические тела, все космические системы мегамира, причем в любых сколь угодно больших пространственно-временных масштабах. С этой точки зрения, понятие «структура» проявляется в том, что она существует в виде бесконечного многообразия целостных систем, тесно взаимосвязанных между собой, а также в упорядоченности строения каждой системы. Такая структура бесконечна в количественном и качественном отношениях. Структурная бесконечность материи Проявлениями структурной бесконечности материи выступают: • неисчерпаемость объектов и процессов микромира; • бесконечность пространства и времени; • бесконечность изменений и развития процессов. Из всего многообразия форм объективной реальности эмпирически доступной всегда остается лишь конечная область материального мира, которая ныне простирается в масштабах от 10~15 до 1028 см, а во времени — до 2х109 лет. СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ Структурные уровни материи образованы из определенного множества объектов какого-либо класса и характеризуются особым типом взаимодействия между составляющими их элементами. Критерием для выделения различных структурных Уровней служат следующие признаки: • пространственно-временные масштабы; • совокупность важнейших свойств; • специфические законы движения; • степень относительной сложности, возникающей в процессе исторического развития материи в данной области мира; • некоторые другие признаки. Известные в настоящее время структурные уровни материи могут быть выделены по вышеперечисленным признакам в следующие области. 1. Микромир, Сюда относятся: • частицы элементарные и ядра атомов — область порядка 10~15 см; • атомы и молекулы 10~8—10~7 см. 2. Макромир: макроскопические тела 10'6-107 см. 3. Мегамир: космические системы и неограниченные масштабы до 1028 см. Разные уровни материи характеризуются разными типами связей. 1. В масштабах 10'13 см — сильные взаимодействия, целостность ядра обеспечивается ядерными силами. 2.Целостность атомов, молекул, макротел обеспечивают электромагнитные силы. 3. В космических масштабах — гравитационные силы. С увеличением размеров объектов уменьшается энергия взаимодействия. Если принять энергию гравитационного взаимодействия за единицу, то электромагнитное взаимодействие в атоме будет в 1039 больше, а взаимодействие между нуклонами — составляющими ядро частицами — в 1041 раз больше. Чем меньше размеры материальных систем, тем более прочно связаны между собой их элементы. Деление материи на структурные уровни носит, относительный характер. В доступных пространственно-временных масштабах структурность материи проявляется в ее системной организации, существовании в виде множества иерархически взаимодействующих систем, начиная от элементарных частиц и кончая Метагалактикой. Говоря о структурности — внутренней расчлененности материального бытия, можно отметить, что сколь бы ни был широк диапазон мировидения науки, он тесно связан с обнаружением все новых и новых структурных образований. Например, если раньше взгляд на Вселенную замыкался Галактикой, затем расширился до системы галактик, то теперь изучается Метагалактика как особая система со специфическими законами, внутренними и внешними взаимодействиями. ФОРМЫ ДВИЖЕНИЯ МАТЕРИИ Окружающий наш мир богат своими формами и многообразием происходящих в нем явлений. Все существующее представляет собой различные виды движущейся материи, которые находятся в состоянии непрерывного движения и развития. Движение как постоянное изменение присуще материи в целом и каждой ее мельчайшей частице. Можно выделить следующие формы движения материи: • нагревание и охлаждение тел; • излучение света; • электрический ток; • химические превращения; • жизненные процессы и т.д. Формы движения характеризуются тем, что одни могут переходить в другие, например, механическое движение может переходить в тепловое, тепловое — в химическое, химическое — в электрическое и т.д. Эти переходы свидетельствуют о единстве и непрерывной связи качественно разных форм материи. Но при всех разнообразных переходах одних форм движения в другие соблюдается основной закон природы — закон вечности материи и ее движения, который распространяется на все виды материи и все формы ее движения: ни один из видов движения материи и ни одна из форм ее движения не могут быть получены из ничего и превращены в ничто. 4. ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ Пространство и время относятся к числу важнейших форм бытия материи или ее атрибутов, без которых невозможно существование материи. В мире нет материи, не обладающей пространственно-временными свойствами, как не существует пространства и времени самих по себе вне материи или независимо от нее. Пространство есть форма бытия материи, характеризующая ее протяженность, структурность, сосуществование и взаимодействие элементов во всех материальных системах. Пространство выражает сосуществование, протяженность и структурность любых взаимодействующих объектов. Время характеризует последовательность смены состояний и длительность бытия любых объектов и процессов, внутреннюю связь изменяющихся и сохраняющихся состояний. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ Из свойств материи быть объективной реальностью следует ОБЪЕКТИВНОСТЬ пространства и времени.Второе свойство — АБСОЛЮТНОСТЬ. Третье — ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ. Четвертое общее свойство пространства и времени — БЕСКОНЕЧНОСТЬ, вытекающая из признания бесконечности материального мира. Пространство и время существуют вне и независимо от сознания человека, т.е. они объективны. Свойство абсолютности вытекает из признания тезиса о том, что бытие вне времени есть такая же бессмыслица, как и бытие вне пространства. Человеческие представления о пространстве и времени относительны. Из этих относительных представлений складывается абсолютная истина, эти относительные представления, развиваясь, идут по линии абсолютной истины, приближаясь к ней. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ Пространство и время имеют не только общие характеристики, но и специфические свойства, которые относятся только к пространству или только ко времени, что позволяет рассматривать их как разные атрибуты материи. Наряду с такими свойствами, как прерывность и непрерывность, противоречивость, к наиболее общим свойствам пространства и времени относят:• структурность;• протяженность;• трехмерность пространства;• одномерность, однонаправленность и необратимость времени. ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ В МИКРО-, МАКРО- И МЕГАМИРЕ Существуют особенности пространства-времени в мега-, макро- и микромире. В локальных областях макромира, когда можно абстрагироваться от искривления пространства-времени вблизи тяготеющих масс, пространство и время характеризуется Евклидовой геометрией. В самом начале расширения, когда плотность вещества была огромной, пространство и время имели общие свойства. В этом зародышевом состоянии наша Метагалактика была подобна микрообъекту и характеризовалась теми пространственно-временными структурами, которые присущи глубинам микромира. При переходе к системам мегамира мы также сталкиваемся с качественными изменениями свойств пространства. Пространство «черных дыр» относительно замкнуто для световых лучей и частиц вещества, движущихся внутри фотосферы «черной дыры». Центральные области сверхмассивных объектов и «черных дыр» могут обладать пространственно-временными свойствами, которые современная наука не в состоянии и предсказать. Понятие объекта с бесконечными плотностью, гравитационным полем и точечными размерами указывает на необычность пространства такого рода. Специальная теория относительности открыла эффект замедления времени в быстродействующих системах. Обычно эти парадоксы рассматриваются как нечто фантастическое, абстрактное, далекое от реальной жизни и наших повседневных интересов. n-мерность пространства Первые намеки на существование «иных» пространств можно найти еще в работах Джордано Бруно. Но лишь в середине XIX в. физики и математики впервые робко поставили вопрос о возможности существования иных, более высоких измерений. Наиболее просто эта задача решалась математически, и первым вынес ее на обсуждение один из создателей новых неевклидовых геометрий Б. Риман в своей работе «О гипотезах, лежащих в основе геометрий», посвященной, в частности, п-кратно протяженным величинам. Почти в то же время эта проблема стала задевать и физиков, и одним из первых ее коснулся Э. Мах: «Находясь еще под влиянием атомистической теории, я попытался однажды объяснить спектральные линии газов... Затруднения, с которыми я столкнулся при этом, навели меня в 1863 г. на мысль, что нечувствительные вещи не должны быть обязательно представляемы в нашем чувствительном пространстве трех измерений». Теория относительности Эйнштейна, появившаяся в начале XX в., тогда дала громадный простор для развития физических идей, даже самых экстравагантных. Эйнштейн был одним из первых, кто покусился на незыблемые до сих пор понятия пространства и времени, показал их зависимость в СТО от системы отсчета, скорости движения, а затем в ОТО — и от напряженности гравитационного поля. В 1917 г. на основе ОТО Эйнштейн создал стационарную замкнутую сферическую модель Вселенной. Науке известны четыре фундаментальных взаимодействия в природе: • электромагнитное и гравитационное в масштабах макромира; • слабое и сильное в масштабах микромира. ВРЕМЯ Время — это расстояние, разделяющее события в порядке их следования и связывающее их в единое целое. Время — это последовательность несущихся друг за другом событий. Издревле люди обращали внимание на чередование событий в природе, выделяя среди них главные, связанные непосредственно с практической деятельностью. Промежутки между двумя такими co6i составляли временной отрезок — интервал (например: астрономический год). Вообще любая принятая единица времени — это учитываемый людьми период между повторяющимися событиями. Вне каких-либо конкретных событий понятие времени теряет всякий смысл для нас. Та образом, средствами измерения времени являются сами бытия. А если чередование событий идет с разной скоростью, возникают различные временные системы. Ускоренная съемка раскрытия цветка нас не удивляет.Приборы, именуемые часами — от солнечных до атомных, — измеряют в действительности скорость событий, периодичность процессов. Всеобщие и специфические свойства времени К всеобщим временным отношениям всех материальных систем относятся: • объективность времени; • его неразрывная связь с движением, пространством и другими атрибутами материи; • длительность времени; • единство прерывного и непрерывного; • вечность времени; • необратимость и однонаправленность времени; • одномерность. Можно также выделить неоднородность времени. Объективность времени, его неразрывная связь с движением, пространством и другими атрибутами материи уже рассматривались вместе со всеобщими свойствами пространства и времени. Рассмотрим подробно следующие свойства. Длительность — это последовательность сменяющих друг друга моментов или состояний. Она предполагает возникновение за каждым данным интервалом последующих. Все структурные элементы материального мира находятся в непрерывном развитии и движении, т.е. являются процессами, имеющими свои этапы. Эти этапы и характеризуются длительностью. Причем стадии, сменяющие одна другую, могут характеризоваться определенной повторяемостью, поэтому для их характеристики необходимо ввести длительность. В теоретическом аспекте длительность предполагает возможность прибавления к каждому моменту времени другого, а также возможность деления любого отрезка времени на более мелкие интервалы. Всеобщим свойством времени, а точнее, временных отношений в материальных системах, является необратимость времени, означающая однонаправленное изменение от прошлого к будущему. Прошлое порождает настоящее и будущее и переходит в них. К прошлому относятся все те события, которые уже осуществились и превратились в последующие. Настоящее охватывает все те процессы, объекты, системы, которые реально существуют и способны к взаимодействию между собой. Объекты, существовавшие в прошлом, но перешедшие в другие, последующие состояния материи, уже недоступны никакому воздействию. На прошлое нельзя воздействовать физически. Можно только изменить представления о прошлом в сознании реально существующих людей. Из весьма общих свойств времени следует упомянуть одномерность, проявляющуюся в линейной последовательности событий, генетически связанных между собой. Если бы время имело не одно, а несколько, например, два или три измерения, то это означало бы, что параллельно нашему миру существуют аналогичные и никак не связанные с ним миры-двойники, в которых те же самые события разворачивались бы в одинаковой последовательности, а для каждого человека должны бы были существовать двойники в каждом из параллельных миров. 6. ПРИНЦИП ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТИ. ТЕОРИЯ ОТНОСТИТЕЛЬНОСТИ. Принцип дополнительности был сформулирован датским физиком Н. Бором в 1927 г. Это принципиальное положение квантовой механики, согласно которому получение информации об одних физических величинах, описывающих микрообъект, неизбежно связано с потерей информации о некоторых других величинах, дополнительных к первым. Такими взаимно дополнительными величинами являются, например, координата частицы и ее скорость (импульс). В общем случае дополнительными друг к другу являются, например, направление и величина момента количества движения, кинетическая и потенциальная энергия, напряженность электрического поля в данной точке и число фотонов и т.д. С точки зрения этого принципа, состояния, в которых взаимно дополнительные величины имели бы одновременно точно определенное значение, принципиально невозможны, причем если одна из таких величин определена точно, то значение другой полностью неопределенно. Таким образом, принцип дополнительности фактически отражает объективные свойства квантовых систем, не связанных с существованием наблюдателя. Принцип суперпозиции (принцип наложения, так как «супер» — сверх, в данном случае — «сверх позиции», т.е. «позиция на позиции») — это допущение, согласно которому результирующий эффект сложного процесса воздействия представляет собой сумму эффектов, вызываемых каждым эффектом в отдельности, при условии, что эффекты не влияют взаимно друг на друга. Одним из простых примеров принципа суперпозиции является правило параллелограмма, по которому складываются две силы, воздействующие на тело. Встречный ветер тормозит движение — принцип суперпозиции проявляется здесь в полной мере. Принцип суперпозиции играет большую роль в теории колебаний, теории цепей, теории полей и других разделах физики и техники. В микромире принцип суперпозиции — фундаментальный принцип, который вместе с принципом неопределенности составляет основу математического аппарата квантовой механики. ПРИНЦИПЫ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ Значительное влияние на развитие научной мысли оказал известный итальянский физик Г. Галилей, которому человечество обязано принципом относительности, сыгравшим большую роль не только в механике, но и во всей физике. Принцип относительности Галилея гласит: «Никакими механическими опытами, произведенными в инерциальной системе отсчета, невозможно определить, движется ли эта система равномерно и прямолинейно, или находится в покое». Иными словами: все законы механики инвариантны (неизменны, т.е. имеют один и тот же вид) во всех инерциальных системах отсчета, ни одна не имеет преимущества перед другой. Теория относительности Эйнштейна. Эйнштейн обобщил принцип относительности Галилея на все явления природы. Принцип относительности Эйнштейна гласит: «Никакими физическими опытами, произведенными в инерциальной системе отсчета, невозможно определить, движется ли эта система равномерно и прямолинейно, или находится в покое». Не только механические, но и все физические законы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Принцип относительности явился первым постулатом, который Эйнштейн положил в основу созданной им теории относительности. Второй постулат — принцип постоянства скорости света (ППСС): скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчета, по всем направлениям. Она не зависит от движения источника света и наблюдателя. При сложении любых скоростей результат не может превысить скорость света в вакууме, т.е. эта скорость — предельная. Теория, созданная А. Эйнштейном для описания явлений в инерциальных системах отсчета, основанная на приведенных выше двух постулатах, называется специальной теорией относительности (СТО). В СТО протяженность и длительность меняются в движущихся системах отсчета, одновременность событий не абсолютна и зависит от выбора системы отсчета. Механика больших скоростей, где скорость приближается к скорости света, называется релятивистской механикой. Она опирается на два постулата Эйнштейна и не отменяет классическую механику, а лишь устанавливает границы ее применимости. СТО подтверждена обширной совокупностью фактов и лежит в основе всех современных теорий, рассматривающих явления при релятивистских, т.е. близких к скорости света, скоростях. А. Эйнштейн: 1. Создал современную научную картину мира и современный стиль физического мышления. 2. Разработал физическую теорию пространства и времени, основываясь на философских идеях. 3. Пересмотрел казавшуюся незыблемой механическую картину мира. 4. Пытался построить единую теорию поля, которая свела бы в одно целое гравитацию и электромагнетизм, а в перспективе объяснила бы и многообразный мир элементарных частиц. Парадоксы не были для Эйнштейна самоцелью. Они вытекали из простых и прозрачных исходных принципов и были логически неизбежны. Вместе с тем, по Эйнштейну, понятия и теории не вытекают непосредственно из опыта и не сводятся к нему. Когда теория построена, ее следствия сравнивают с опытом и в случае совпадения говорят об оправдании теории. Но не меньшее значение имеет критерий внутреннего совершенства и простоты теории, который может выбрать из бесконечного множества теоретических возможностей единственно адекватную и тем самым отобразить гармонию мира. В основе СТО лежат простота математического аппарата, прозрачность и немногочисленность физических идей и принципов. |
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс дисциплины сд(М). Ф. 3 «страноведение... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Учебно-методический комплекс дисциплины дн(М). Р. 4 Практикум по... Д. В. Агапова, к п н., доцент кафедры английского языка и английской филологии мггу |
| Учебно-методический комплекс учебной дисциплины дн(М). В 1 «история... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования |  | Методические рекомендации по изучению дисциплины «Основы социологии»... Основная образовательная программа подготовки бакалавра по направлению подготовки бакалавра |
| Учебно-методический комплекс дисциплины ен. Ф. 5 Биология основная... Целью изучения дисциплины является ознакомление студентов с многообразием органического мира, особенностями строения и жизнедеятельности... | | Учебно-методический комплекс дисциплины гсэ. В 1 Семьеведение Основная... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности «050720 Физическая культура» |
| Учебно-методический комплекс дисциплины дн(М). В 1 литература и театр... Автор программы: Иванова Л. Л., кандидат филологических наук, доцент кафедры рялимп мггу | | Учебно-методический комплекс дисциплины дн(М). В 1 Тренинг педагогического... Для профессии педагога коммуникативная компетентность является ведущей профессиональной характеристикой, от которой зависят персональный... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины фтд. 1 Основы кинезиологии... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) | | Учебно-методический комплекс дисциплины (гсэ. Ф. 02 Физическая культура)... Основная образовательная программа подготовки специалиста по университетским специальностям |
| Основная образовательная программа высшего профессионального образования... Основная образовательная программа (ооп) бакалавриата, реализуемая вузом по направлению подготовки 050100. 62 «Педагогическое образование»... | | Учебно-методический комплекс дисциплины сд. 08; Сд. Ф. 08 Биомеханика... Знание основ данной дисциплины является необходимым для студентов, обучающихся по специальности 050720 «Физическая культура» |
| Учебно-методический комплекс дисциплины по направлению подготовки... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Основы экономических учений» состоит из следующих элементов | | Учебно-методический комплекс дисциплины по направлению подготовки... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Основы экономических учений» состоит из следующих элементов |
| Учебно-методический комплекс дисциплины дпп. Ф. 3, Сд. Ф. 3 Психология... Программа предназначена для студентов, обучающихся по специальности «Физическая культура» | | Методические рекомендации по изучению дисциплины сд. М. Ф3 Физическая... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
