Реферат: Предмет физика
I Введение.
II Предмет физики.
1. Основные открытия в физике нарубеже XIX-XX столетий.
2. Основные философские вопросысовременной физики:
а) неисчерпаемость и бесконечностьматерии;
б) движение: абсолютность иотносительность;
в) вопрос об объективной реальностив квантовой физике;
г) проблема причинности;
д) философские размышления опространстве и времени с
точки зрения относительности; о непрерывном и
дискретном пространстве ивремени.
3. Неразрешенные вопросы физики.
III Заключение.
Введение.
Наши дни — время преобразований, времявыдающихся достижений
науки и техники.Особенности развития современной науки влияют на
структуру ихарактер научного познания. Именно они составляют ис-
торическиопределенные границы, обусловливающиеспецифику позна-
вательногопроцесса. Более того, научные знания о природе имеют
существенноезначение и для философского осмысления окружающего
мира. То обстоятельство, что физика по сравнению с другими ес-
тественныминауками ( например, химией или биологией ) занимается
относительноболее общими явлениями окружающего материального ми-
ра, в известнойстепени определяет ее более непосредственную, не-
жели у другихестественных наук, связь с философией.
Физику всегда приходится решатьразнообразные онтологические
игносеологические вопросы, и поэтому он вынужден обращаться к
философии.М. Борн писал: "… Физика накаждом шагу встречается
с логическими игносеологическими трудностями… каждая фаза ес-
тественнонаучногопознания находится в тесном взаимодействии с
философской системой своего времени: естествознаниедоставляет
факты наблюдения,а философия — методы мышления."
Физики при разработке современных теорий критически переос-
мысливаютнакопленные в прошлом знания. Новое знание как бы отри-
цаетпредшествовавшие, но отрицает диалектически, сохраняя момент
абсолютнойистины. Философские идеи, как об этом убедительно сви-
детельствуетистория, играют чрезвычайно важную роль в процессе
становленияфизических теорий; без преувеличенияможно сказать,
что безфилософского обоснования физическая теория не может сфор-
мироваться.
Основные открытия в физике на рубежеXIX-XX столетий.
Физика — комплекс научных дисциплин, изучающих общие свойс-
тва структурывзаимодействия и движения материи.
Физику ( в соответствии с этимизадачами ) весьма условно
можноподразделить на 3 большие области: структурную физику, фи-
зикувзаимодействий и физику движения.
Науки, образующие структурную физику, довольно четко разли-
чаются по изучаемымобъектам, которыми могут быть как элементы
структурывещества ( элементарные частицы, атомы, молекулы ), так
и более сложныеобразования ( плазма, кристаллы, звезды и т. д. ).
Физика взаимодействий, основанная на представлении о поле,
как материальномносителе взаимодействия, делится на 4отдела (
сильное,электромагнитное, слабое, гравитационное ).
Физика движения ( механика ) включает в себя классическую
( Ньютоновскую )механику, релятивистскую ( Энштейновскую ) меха-
нику,нерелятивистскую квантовую механику и релятивистскую кван-
товую механику.
Уже в глубокой древности возникли зачаткизнаний, впоследс-
твии вошедшие всостав физики и связанные с простейшими представ-
лениями одлине, тяжести, движении, равновесии и т. д. В недрах
греческойнатурфилософии сформулировались зародыши всех трех час-
тей физики, однако на первом плане стояла физикадвижения, пони-
маемая, какизменение вообще. Взаимодействие отдельных вещей трак-
товалосьнаивно-антропоцентрически ( например, мнение об одушев-
ленности магнитау Фалеса ). Подобное рассмотрениепроблем, свя-
занных с анализомдвижения как перемещения в пространстве, впер-
вые было осуществлено в знаменитых апориях Зенона Элейского. В
связи собсуждением структуры первоначал зарождаются и конкуриру-
ют концепциинепрерывной делимости до бесконечности ( Анаксагор )
и дискретностисуществования неделимых элементов ( атомисты ). В
этихконцепциях закладывается понятийныйбазис будущей структур-
ной физики.
В связи с задачами анализа простейшейформы движения ( изме-
нения по месту )возникают попытки уточнения понятий «движение»,
«покой»,«место», «время». Результаты,полученные на этом пути,
образуют основупонятийного аппарата будущей физики движения -
механики.При сохранении антропоморфных тенденций у атомистов
четко намечаетсяпонимание взаимодействия как непосредственного
столкновенияосновных первоначал — атомов. Полученные умозритель-
ным путемдостижения греческой натурфилософии вплоть до XVI в.
служилиединственными средствами построения картины мира в науке.
Превращение физики в самостоятельную наукуобычно связывает-
ся с именемГалилея. Основной задачей физики он считал эмпиричес-
кое установлениеколичественных связей между характеристиками яв-
лений и выражение этих связей в математической форме с целью
дальнейшегоисследования их математическими средствами, в роли
которыхвыступали геометрические чертежи иарифметическое учение
о пропорциях.Использование этих средств регулировалось сформули-
рованными им основными принципами и законами ( принципотноси-
тельности,принцип независимости действия сил, закон равноуско-
ренного движенияи др. ).
Достижения Галилея и его современников вобласти физики дви-
жения ( Кеплер,Декарт, Гюйгенс ) подготовили почву для работ Нь-
ютона,преступившего к оформлению целостного предмета механики в
систему понятий.Продолжая методологическую ориентацию на принци-
Ньютонсформулировал три закона движения и вывел из них ряд
следствий,трактовавшихся прежде как самостоятельные законы. Нь-
ютоновские«Математические начала натуральной философии» подвели
итоги работы по установлению смысла и количественныххарактерис-
тик основных понятиймеханики — «прстранство», «время», «масса»,
" количестводвижения", «сила». Для решения задач, связанных с
движением, Ньютон( вместе с Лейбницем ) создал дифференциальное
иинтегральное исчисление — одно из самых мощных математических
средств физики.
Начиная с Ньютона , и вплоть до конца XIX в. механика трак-
туется как общееучение о движении и становится магистральной ли-
ниейразвития физики. С еепомощью строится физика взаимодейс-
твий, гдеконкурируют концепции близкодействия и дальнодействия.
Успехи небесной механики, основанные на ньютоновском законе
всемирноготяготения, способствовали победе концепции дальнодейс-
твия. По образу теории тяготения строилась и физика взаимодейс-
твий в областиэлектричества и магнетизма ( Кулон ).
В конце XIX в. физика вплотную поставилавопрос о реальном
существованииатома. Штурм атома шел во всех основных разделах
физики:механике, оптике, электричестве, учениио строении мате-
рии. Каждое изкрупнейших научных открытий того времени: открытие
Д. И. Менделеевым периодического законаэлементов, Г. Герцем -
Д. Д. Томсоном — электронов и супругами Кюри — радия, по-своему
вело к эксперементальному доказательству существования атома,
ставило задачуизучения закономерностей атомных явлений. Другими
, весьма малых частиц стала рассматриваться как научно установ-
ленный факт.Начатые в 1906 г. Ж. Перреном замечательные экспере-
ментальныеисследования броуновского движения подтвердили пра-
вильностьмалекулярно-кинетической теории этого явления, разрабо-
танной А. Энштейном и М. Смолуховским, и принесли полный триумф
идеяматомизма, которые в новой физикеполучили не предвиденное
прежде глубокоесодержание. Развитие атомистики привело Э. Резер-
форда к открытиюатомного ядра и к созданию планетарной модели
атома. Этиоткрытия положили начало новой физике: отпало положе-
ние онеизменности массы тела: оказалось, что масса тела растет с
увеличением егоскорости; химические элементы оказались преврати-
мыми одни вдругие; возникла электроннаятеория, представляющая
новую ступень вразвитии физики. Механическая картинамира усту-
пила местоэлектромагнитной.
После открытия электронов и радиоактивности физика стала
развиваться снебывалой прежде быстротой. Из непременимости клас-
сическойфизики к проблеме теплового излученияродилась знамени-
тая квантоваяфизика М. Планка. Из конфликта классической механи-
ки и электромагнитной теории Максвелла возникла теория относи-
тельности.Сначала теоретически, а затемэксперементально и про-
мышленно (ядерная энергетика ) установили связь m и E (E=mc 52 0), а
также зависимостьмассы движущегося тела от скорости его движе-
ния,покончили с резким противопоставлением материи идвижения,
характерным дляклассической физики. Общая теория относительности
( Энштейн 1916 ),интерпритировавшая поле тяготения как искривле-
ниепространства-времени, обусловленное наличием материи, переки-
нула еще одинмост от материи и движения к взаимодействию.
Физика, открыв новые виды материи и новые формы движения,
сломавстарые физические понятия и заменив ихновыми, по-новому
поставила старыефилософские вопросы. Важнейшие из них — это воп-
росы оматерии, о движении, о пространстве и времени, о причин-
ности инеобходимости в природе, об объективности явлений.
Неисчерпаемость и бесконечностьматерии.
Учение философского материализма о материи ( развитое Лени-
ным ) имеетрешающее значение для понимания всего содержания но-
вой физики. Существуют ли какие бы то ни было неизменныеэлемен-
ты, абсолютнаясубстанция, неизменная сущностьвещей и т. п.?
Стремление найтиих — наиболее характерная черта всякой метафизи-
ческойфилософии. Механический материализм, вчастности, видел в
материи некуюабсолютную неизменную субстанцию, и естествоиспыта-
тели XVIII-XIXвв. под материей обычно понимали неизменные атомы,
движущиеся позаконам классической механики.
Новый философский материализм не признаетсуществование не-
изменныхэлементов, абсолютной неизменной субстанции, отрицает
неизменнуюсущность всех вещей. "«Сущность» вещей или «субстан-
ция»,-пишет Ленин,- тоже относительны; они выражают только уг-
лублениечеловеческого познания объектов, и если вчера это углуб-
ление не шлодальше атома, сегодня — дальше электрона и эфира, то
диалектическийматериализм настаивает на временном, относитель-
ном,приблизительном характере всех этих вех познания природы
прогрессирующейнаукой человека". (4, с. 249 ). Для философского мате-
риализманеизменно одно: признание внешнего мира, существующего
независимо отсознания людей. В соответствии с этим находится
данноеЛениным определение материи: ... объективная реаль-
ность, существующаянезависимо от человеческого сознания и отобра-
жаемая им".( 4, с. 248 )
Не только атомы, но и электроны, протоны и др. элементарные
частицывещества, разнообразные физические поля( электромагнит-
ное, ядерное идр. ), атомные ядра, молекулы и т. д. — все они
существуютнезависимо от человеческого сознания, отражаясь в фи-
зическихпонятиях, теориях, гипотезах. Они — объективная реаль-
ность,материя. Материя неисчерпаема:"электрон также неисчерпа-
ем, как и атом,природа бесконечна..." (4,248). Пределы, до кото-
рых доходитсегодня наше знание материи, являютсяотносительными
пределами; углубляя наше знание материального мира, наукапреодо-
левает их. Бесконечность природыраскрывается в ходе все более
глубокого еепознания человеческим разумом, иразвитие новой фи-
зики с особойяркостью подтверждает это положение.
Особый интерес с точки зрения материипредставляет централь-
ная проблемасовременной физики — теория элементарных частиц. Не-
которыеученые, применяя одностороннетеорию относительности к
этой проблеме,вывели заключение, что элементарные частицы, т. е.
электроны, протоны, нейтроныи т. д., не могут иметь конечных раз-
меров, а должнырассматриваться как геометрические точки. С этим
заключением, естественно,согласиться нельзя. Природа бесконечна,
неисчерпаема.это относится и катому и к электрону и к другим
элементарнымчастицам. Поэтому свойсва этихчастиц не сводятся
лишь к тем свойствам, которые рассматривает теорияотносительнос-
ти; этапоследняя, как и всякая физическаятеория, не охватывает
до конца явленийи предметов природы. Т. о., необходимо искать
существованиеболее глубоких законов для решения проблемы элемен-
тарныхчастиц. На этой основе выросла релятивистская квантовая
механика. Но пофизическим представлениям, нуклоны имеютопреде-
ленные размеры,поэтому выдвигается вопрос о структуре элементар-
ных частиц, а теория релятивистской квантовой механики нерешает
этойпроблемы. Это приводит к радикальным изменениям этой физи-
ческой теории ипоискам новых теорий.
Поиск «сумасшедших идей», стольактуальный в современной фи-
зике, сточки зрения проблемы реальности, представляет собой
проблемусущественно новых принципов построения физической карти-
ны мира, которые позволили бы придать теорииэлементарных частиц
логическуюзамкнутость и полноту. Большинствоученых считает, что
принциповквантовой механики и теории относительности недостаточ-
но дляосуществления этой цели. Однако, отсутствие ощутимых успе-
хов впреодолении этой недостаточности вынуждено при решении
конкретныхзадач до сих пор ограничиваться лишь незначительными
модификациямиквантово-релятивистского концептуального аппарата,
не затрагивающимиего принципиальных основ.
Но стоит подчеркнуть, что релятивистская квантовая механика
позволяет решатьвопросы, относящиеся к превращениям элементарных
частиц. Согласноэтой теории, пространство, в котором нетэлект-
ронов,позитронов, фотонов и т. д., называемое по традиции «ваку-
умом», насамом деле не есть пустое пространство. В нем существу-
ют«минимальные поля», реальность которых доказана существованием
некоторыхявлений, открытых в атомных спектрах.Открытие матери-
альности физического атома — новая замечетельная иллюстрация не-
исчерпаемостиматерии.
Движение: абсолютность иотносительность.
После открытия атома стало очевидно, что материя бесконечна
инеисчерпаема. Но существование любого материального объекта
возможно толькоблагодаря действию образующих ее элементов и вза-
имодействию этогообъекта с внешним окружением.
Взаимодействие приводит к изменениюсвойств, отношений, сос-
тоянийобъекта. Изменение в философииобозначается понятием дви-
жения. Т. о., движение внутренне присуще материи, ибо движение
есть форма бытияматерии. Достижения физики XIX-XX вв. значитель-
но повлияли напредставления о смысле движения.
Квантовая теория, появившаяся в связи спарадоксами объясне-
ниянаблюдаемого распределения энергии вспектре излучения абсо-
лютно черноготела ( Планк,1900) явлениями фотоэффекта (Эйн-
штейн,1905 ) ипротиворечиями планетарной модели мира ( Бор,1913)
стала общейтеорией взаимодействия и движения микрообъектов. В
связи с этим физика движения вспециальной теории относитель-
ности (Эйнштейн,1905 ) сделала ненужными представления об эфире
какабсолютной системе отсчета. Это дало возможность и в физике
взаимодействийотказаться от эфира и приписать полю самостоятель-
ноесуществование.
Различные виды движения материи способныпревращаться в друг
друга. Такие превращения могут происходить или в пределах одной
физическойсистемы ( например, когда механическоедвижение прев-
ращается втепловое ), или движение в одной системеможет возбу-
дить движение вдругих. Однако, при всех превращениях, движение
не уничтожается ине возникает, т. е. абсолютно.Доказательством
этого положениявыступило открытие в физике закона сохранения
энергии ( закона сохранения движения — в более широкомсмысле ).
Но одновременносо своей абсолютностью, движение относительно,
т.к.физические системы движутся относительно других физических
систем.Доказательством этого положения выступает открытие прин-
ципаотносительности Галилеем в 1636 г. Несмотря на то, что прин-
ципотносительности был открыт в XVII в., он не применялся в клас-
сической физикетолько потому, что все существенныерезультаты в
ней были полученыраньше, чем было понято егозначение. Но этот
принцип оказалсянезаменимым в релятивистской физике, хотя играет
одинаковую роль ив классической, и в релятивистской теории.
Вопрос об объективной реальности вквантовой физике.
Вопрос об объективности явлений открытыхсовременной физикой
можно проследитьна примере квантовой механики.
Квантовая механика - физическая теория частиц и явлений
атомногомасштаба - покоится на открытии двуединой корпускуляр-
но-волновойприроды атомных объектов. С точки зрениядиалектики,
все это невызывает никаких недоумений, ибо диалектика учит нахо-
дить непротиворечия, какие существуют в материальной действи-
тельности в движении и развитии, и отображать их в понятиях. В
самом деле, законы квантовой механики отражают одновременно и
корпускулярные,и волновые свойства движущегося веществав отли-
чие от законовклассической механики, которыеотражают движение
веществатолько в корпускулярном аспекте.Квантовые величины ха-
рактеризуют непросто корпускулярную, но одновременно иволновую
природуатомных процессов. Именно поэтому квантовые величины -
суть величиныособого рода и, в частности, не сводятсяк класси-
ческим величинам,хотя последние используются при их определении,
подобнотому, как скорость в классическоймеханике не сводится к
пути ивремени, хотя без последних неопределяется. Разумеется,
квантовыевеличины связываются друг с другом по-иному нежели
классическиевеличины, что и демонстрируется, например, соотноше-
ниемнеопределенностей для импульса и координаты. Отображая объ-
ективные свойстваатомов, соотношение неопределенностей позволяет
находить новыефакты об атомах ( например, применяя его к вопросу
о составе атомного ядра, можно доказать, что в атомном ядре не
может бытьэлектронов ). Понятие квантового импульса, соотношение
неопределенностей,как и вся квантовая механика, отражаютстрое-
ние и свойстваматерии на ее, так сказать, атомном уровне. Кванто-
вая механика всем своим содержанием свидетельствует о новых ги-
гантских успехахчеловеческого разума, о том, что человекпрошел
еще одну существенную ступень в своем познании иовладении зако-
нами природы. Этивзгляды на квантовую механику представлены оте-
чественнойнаукой, а также учеными других стран: П. Ланжевен, Луи
Вижье ( Франция),Д. Бом (Америка), Л. Яноши (Венгрия) и др.
Существуют, однако, и другие воззрения на квантовую механи-
ку, известные подназванием «копенгагенской интерпритации», исхо-
дящей изидеалистической позиции. Ее представляют прежде всего Н.
Бор и В. Гейзенберг — физики, создавшие вместе сЭ.Шредингером и
П. Дираком квантовую механику. Суть «копенгагенской интерприта-
ции»квантовой механики ( в изложении Бора и Гейзенберга ) сво-
дится к следующему: сочетание волновых и корпускулярных понятий
при описанииатомных явлений недопустимо: уж слишком они противо-
речивы. Но, вместе с тем, необходимо осмыслить в понятияхфизики
те эксперементы,которые неопровержимо свидетельствуют о волновых
икорпускулярных свойствах движущихся атомных объектов. Других
понятий,описывающих атомные эксперементы, кромепонятий класси-
ческоймеханики, нет. Чтобы применять без противоречий понятия
классическоймеханики, необходимо признать существующим принципи-
альнонеконтролируемое взаимодействие, между атомным объектом и
прибором, котороеведет к тому, что в атомной области использова-
ние одногоклассического понятия ( например, импульса ) исключает
другое (координату ). С этой точки зренияпонятие атома или его
импульсасуществуют реально только при наблюденииатома прибором
соответствующегокласса. Развитие этих идей приводит кутвержде-
нию: если при описании поведения электронов пользоваться прост-
ранственно-временнымипонятиями, то обязателен отказ от причин-
ности; если же пользоваться понятиями причинности, то столь же
обязательнопредставлять электроны вне пространства и времени. Т.
о.,пространственно-временное описание и принципы причинности
исключают другдруга и в этом смысле являются «дополнительными».
Руководствуяськонцепцией дополнительности, Бор и Гейзенберг выс-
казались запересмотр в квантовой механике вопроса об объективной
реальности,причинности и необходимости.
Вся суть в том, что «копенгагенская интерпретация»пытается
решитьнеправильно ею же поставленную задачу: проследить за пове-
дением атомногообъекта, принципиально не выходя за рамки понятий
классическоймеханики. Когда же выясняется, что этазадача невы-
полнима, отрицательныйрезультат такой попытки рассматривается не
какнеобходимое следствие существованияволновых свойств атомных
объектов, априписываются наличию некоторого «неконтролируемого
взаимодействия»между объектом и прибором, т. е. наличию дополни-
тельности. Нопринципиальной неконтролируемости не существует -
это доказали труды современных ученых-физиков. Теория принципи-
альнойнеконтролируемости и дополнительности есть лишь фантасти-
ческое отражениенераздельных корпускулярно-волновых свойств мик-
рообъекта.
Проблема причинности.
Бор и Гейзенберг неправильно увидели в философском свете
своисобственные достижения в науке. Это отразилось у них и на
разборе проблемыпричинности, которая в современных дискуссиях по
квантовоймеханике занимает важнейшее место
«Копенгагенская интерпритация»именно потому, что она не
признаетобъективной реальности, существующейнезависимо от наб-
людения, приходитк заключению, что причинность — «неплодотворная
и бессмысленнаяспекуляция», устарелое понятие, на смену которому
пришло, мол,понятие дополнительности, что квантовая механика ин-
детерминистична ит. д.
На самом деле квантовая механикачужда индетерминистическим
концепциям. Всемсвоим научным содержанием она подтверждает науч-
ный материализмнашей эпохи.
Вместе с тем научный материализм указалквантовой механике
выход из тупикаиндетерминизма на безграничные просторы познания
закономерностеймикроявлений.
Детерминизм, т.е. признание того, что все явления природы,
необходимозакономерно, причинно связаны друг сдругом, лежит в
основенауки. Существующая в мире случайностьпредставляет собой
формупроявления необходимости и может быть правильно понята
только в связи снеобходимостью и на ее основе. Одну из форм все-
общейвзаимозависимости явлений материального мира составляет
причинность.История науки, в том числе физики имеханики, как и
вся общественнаяпрактика человека, приводит квыводу, что наши
знаниезакономерных, необходимых, причинных связей явлений приро-
дыстановится с развитием науки и практики все более глубокими
полным,преодолевая относительную ограниченность, свойственную
науке наотдельных ее ступенях.
Квантовая механика дает великолепныйматериал для подтверж-
дения этихположений. Открытие Гейзенбергом соотношения неопреде-
ленностей иШредингером волнового уравнения, имеющего в квантовой
механике такое жезначение, как законы Ньютона в классической ме-
ханике, открытиесвоеобразных статистических законов атомных яв-
лений, о которыхстарая физика и не догадывалась, знаменовали со-
бой прогресс в познании объективных закономерностей природы,
дальнейшееуглубление нашего знания объективных причинных связей.
Объективныезакономерные, причинные связи явлений несводятся к
тем причиннымсвязям, которые выразила в своих уравнениях класси-
ческаямеханика; они бесконечно многообразнееи «удивительнее»,
чем это допускалмеханический материализм.
Дляправильного ответа на филосовский вопрос о причинности,
поставленныйквантовой механикой, важно учестьследующее положе-
ние Ленина: «Казуальность, обычно нами понимаемая,есть лишь ма-
лая частичкавсемирной связи6 но ... частичка несубъективной, а
объективнойреальной связи». ( 5, с. 136 )
Философские размышления о пространстве и времени.
Достижения физики XIX-XX вв. значительно повлияли на конк-
ретныепредставления о смысле таких философских категорий, как
пространство ивремя.
Современные физические представления опространстве и време-
ни разработанытеорией относительности; по сравнению с классичес-
кой физикой — этоновая ступень в познании физикой объективно-ре-
альныхпространств и времени. Теорияотносительности, созданная
великим физикомнашей эпохи А. Эйнштейном, связала в высшем
единствеклассическую механику и электродинамику, и пересмотрела
основные понятияи положения классической механики, относящиеся к
длине идлительности, к массе, энергии, импульсуи т. д., подчи-
нив их новымфизическим понятиям и положениям, полнее и глубже
отражающимдвижущуюся материю.
Для классической физики пространство ивремя были некими са-
мостоятельнымисущностями, причем пространство рассматривалось
как простоевместилище тел, а время - как только длительность
процессов;пространственно-временные понятия выступали как не
связанные друг сдругом. Теория относительности показала односто-
ронностьтакого взгляда на пространство ивремя. Пространство и
время органическисвязаны, и эта связь отражается в теорииотно-
сительности, вматематическом аппарате которой фигурируют так на-
зываемыечетырехмерные пространственно-временные векторы и тензо-
ры.Эта теорияпривела к выводам о зависимости ритма часов от сос-
тояния ихдвижения, зависимости массы от скорости,о взаимозави-
симости междумассой и энергией; все эти выводы широкоподтверж-
дены опытом.
В чем же состоят основные выводы теорииотносительности по
данномувопросу? Специальная теорияотносительности, построения
которой былозавершено А. Эйнштейном в 1905 году, доказала, что в
реальномфизическом мире пространственные и временные интервалы
меняются при переходе от одной системы отчета к другой. Старая
физикасчитала, что если системы отсчетадвижутся равномерно и
прямолинейноотносительно друг друга (такое движение называется
инерциальным), топространственные интервалы ( расстояние между
двумяближними точками ), ивременные интервалы ( длительность
между двумясобытиями ) не меняются.
Теория относительности эти представленияопровергла, вернее,
показала ихограниченную применимость. Оказалось, что только тог-
да, когда скорости движения малы по отношению к скорости света,
можноприблизительно считать, что размеры тел и ход времени оста-
ются одними итеми же, но когда речь идет о движенияхсо скорос-
тями, близкими кскорости света, то изменениепространственных и
временныхинтервалов становится заметным. Приувеличении относи-
тельной скоростидвижения системы отсчета пространственные интер-
валы сокращаются,а временные растягиваются.
До создания теории относительностисчиталось, что объектив-
ностьпространственно-временного описания гарантируется только
тогда, когда припереходе от одной системы отсчета к другой сох-
раняютсяотдельно пространственные и отдельновременные интерва-
лы. Теорияотносительности обобщила это положение. В зависимости
от характерадвижения систем отсчета драг относительно друга про-
исходят различныерасщепления единого пространства-времени на от-
дельнопространственный и отдельно временной интервалы, но проис-
ходят такимобразом, что изменение одного как бы компенсирует из-
менениедругого. Получается, что расщепление на пространство и
время, котороепроисходит по-разному при различных скоростях дви-
жения,осуществляется так, что пространственно-временной интер-
вал, т.е. совместное пространство-время ( расстояниемежду двумя
близлежащими точкамипространства и времени ), всегдасохраняет-
ся, или, выражаясь научным языком, остаетсяинвариантом. Тем са-
мымспециальная теория относительностираскрыла внутреннюю связь
между собойпространства и времени как форм бытия материи. С дру-
гой стороны, поскольку само изменение пространственных ивремен-
ных интерваловзависит от характера движения, то выяснилось,
пространство ивремя определяются состояниями движущейся материи.
Они таковы,какова движущаяся материя.
Идей специальной теории относительности получила дальнейшее
развитие иконкретизацию в общей теории относительности, которая
была создана Эйнштейном в 1916 г. В этой теории былопоказано,
что геометрияпространства-времени определяется характером поля
тяготения,которое в свою очередь, определено взаимным расположе-
нием тяготеющихмасс. Вблизи больших тяготеющихмасс происходит
искривлениепространства ( его отклонение от евклидовой метрики )
и замедление ходавремени. Если мы зададим геометрию пространс-
тва-времени,то тем самым автоматически задаетсяхарактер поля
тяготения, инаоборот: если задан определенныйхарактер поля тя-
готения, тоавтоматически задается характер пространства-времени.
Здесьпространство, время, материя и движение оказываются ограни-
ченносплавленными между собой.
Пространство-время нашего мира имеет 4измерения: три из них
характеризуютпространство и одно — время. В историифилософии и
естествознанияэти свойства пространства и времени не раз пыта-
лись объяснить ноестествознание не располагало достаточными воз-
можностями дляэтого, поэтому это положение было принято как
опытныйфакт. Первый шаг в обоснованиитрехмерности пространства
и одномерностивремени был сделан австрийским физиком П. Эренфес-
том. Онпоказал, что трехмерность пространстваявляется условием
существованияустойчивых связанных систем, состоящихиз 2 тел.
Впоследствии этотопыт был обобщен применительно к атомам и моле-
кулам. Былопоказано, что только в трехмерном пространстве воз-
можно образованиеэлектронных оболочек вокруг ядра, существование
атомов, молекул имакротел.
Интересен еще один момент в размышлениях физики о философс-
ких категорияхпространства и времени: относительный характер
непрерывностии дискретности пространства и времени. Известно,
что представленияо непрерывности пространства и времени являются
фундаментальнымипредставлениями теоретической физики. Ихистин-
ность в рамкахклассической физики и теории относительности не
подвергаетсясомнению.
Модель континуальногопространства-времени, хорошо служившая
в классическойфизике и теории относительности, оказывается слиш-
ком бедной длятого, чтобы адекватно определить реальную структу-
ру пространства,времени и движения на уровне микромира ( высоко-
энергетическихпроцессов ). Это проявляется не только в виде
трудностей срасходимостями, возникающими в процессе квантоэлект-
родинамическихрасчетов, но и в необходимости наосновании клас-
сической модели симметрии пространства-времени объяснитьновые
законысохранения, открытые физикойэлементарной частиц ( сохра-
нение барионногои лептонного зарядов и др.).
В связи с этими трудностями значительноераспространение по-
лучиликонцепции, отвергающие необходимостьиспользования предс-
тавлений онепрерывности пространства и времени в физическом опи-
сании. Одно из направлений развития релятивистскойквантовой фи-
зики, идет попути отказа от рассмотрения пространственно-времен-
ного аспекта физической реальности ( теория матрицырассеяния ).
В связи с этимимели место утверждения о том, чтопространство и
время носитмакроскопический характер, а для физики микромира ре-
альностьпространства и времени вообще отрицается. Более широкую
поддержку состороны физиков и философов получила концепция диск-
ретногопространства-времени. Но несмотря на отдельные успехи ис-
пользованиегипотезы дискретногопространства-времени не привело
пока, ксогласованию физических принципов теории относительности
и квантовой механики. На основании эксперементальныхданных по
рассеяниюэлементарных частиц можно сказать, чтодля интервалов
10 5-15 0- 10 5-16 0 см пространство является непрерывным. Т.о., созда-
ласьдействительная ситуация, которая свидетельствует о необходи-
мостиметодологического анализа устоявшихсяфизических представ-
лений о структурепространства и времени. Трудностиразвития фи-
зики элементарныхчастиц говорят, по-видимому, о том, чтомодель
континуальногопространства-времени является идеализацией струк-
туры реальногопространства-времени. Она определенно недостаточна
для полнотыописания объектов микромира. Вместе стем и гипотеза
толькодискретного пространства и времени неприводит к желанной
полноте. Модельдискретного пространства-времени также является
идеализацией.
Т.о., решение проблемы, видимо, может бытьполучено на осно-
ванииутверждения о необходимой взаимосвязинепрерывного и диск-
ре