СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................... 3
1. МАТЕРИЯ, ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ.................................................... 4
2. ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ТЕОРИЙ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
ЭЙНШТЕЙНА................................................................................................ 9
3. ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ А. ЭЙНШТЕЙНА............................... 13
ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................ 19
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................................ 20
ВВЕДЕНИЕ
Достижения
современной науки свидетельствуют о предпочтительности реляционного подхода к
пониманию пространства и времени. В этом плане в первую очередь надо выделить
достижения физики XX века. Создание теории относительности было тем
значительным шагом в понимании природы пространства и времени, который
позволяет углубить, уточнить, конкретизировать философские представления о
пространстве и времени.
Альберт Эйнштейн,
физик-теоретик, один из основателей современной физики, родился в Германии, с
1893 года жил в Швейцарии, с 1914 г. в Германии, в 1933 г. эмигрировал в США. Создание
им теории относительности стало самым фундаментальным открытием XX в.,
оказавшим огромное влияние на всю картину мира,
По мнению
современных исследователей, теория относительности ликвидировала всеобщее время
и оставила только локальное время, которое детерминируется интенсивностью полей
тяготения и скоростью движения материальных объектов. Эйнштейн сформулировал
принципиально новые и важные в методологическом отношении положения, которые
помогли лучше осознать особенности пространства и времени в различных сферах
объективной реальности.
1.
МАТЕРИЯ, ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ
Если сказать,
что под материей понимается внешний мир, существующий независимо от нашего
сознания, то многие согласятся с таким подходом. Он коррелируется и с
представлениями на уровне здравого смысла. И в отличие от некоторых философов,
которым казалось несерьезным рассуждать на уровне обыденного мышления,
материалисты принимают эту "естественную установку" в качестве основы
своих теоретических построений.
Но, соглашаясь
с таким предварительным пониманием материи, принимая его как нечто само собой
разумеющееся, люди не испытывают чувство удивления и восхищения его глубоким
смыслом, богатством методологических возможностей, которые открываются в его
содержании. Оценить его значение нам поможет небольшой исторический анализ
предшествующих концепций материи, понимания сущности этой категории.
Ограниченность
материализма XVIII в. в понимании материи выражалась прежде всего в
абсолютизации достигнутых научных знаний, попытках "наделить" материю
физическими характеристиками. Так, в трудах П. Гольбаха наряду с самым общим
пониманием материи как мира, воспринимаемого с помощью органов чувств,
говорится о том, что материя обладает такими абсолютными свойствами, как масса,
инерция, непроницаемость, способность иметь фигуру[1].
Это значит,
что главным принципом материальности признавалась вещественность, телесность
окружающих человека предметов. Однако при таком подходе за пределами
материальности оказывались такие физические явления, как электричество и
магнитное поле, которые явно не обладали способностью иметь фигуру.
Существовало и
понимание материи как субстанции, что особенно характерно для философии Б.
Спинозы. «Субстанция - это не мир, окружающий человека, а нечто, стоящее за
этим миром, обусловливающее его существование»[2].
Субстанция обладает такими атрибутами, как протяжение и мышление. При этом
оставалось, однако, непонятно, как связана единая, вечная, неизменная
субстанция с миром изменяющихся вещей. Это давало повод для иронических
метафор, сопоставления субстанции с вешалкой, на которую навешиваются различные
свойства, оставляя ее неизменной.
Ограниченность
понимания материи в его обоих вариантах отчетливо обнаружилась в XIX в. Обычно
главной причиной, вызвавшей необходимость перехода к новому пониманию материи
как философской категории, называют кризис методологических оснований физики на
рубеже XIX и XX вв.
Как известно,
наиболее значительным достижением философии марксизма было открытие материалистического
понимания истории. Общественное бытие, согласно этой теории, определяет
общественное сознание. Однако экономические отношения лишь в конечном счете
определяют функционирование и развитие общества; общественное сознание,
идеология относительно самостоятельны и также влияют на социальное развитие.
Этим марксистская теория отличается от "экономического детерминизма".
В марксистской
теории как бы расширяются границы материальности, к которой относятся не только
сами предметы с их вещественностью и телесностью, но также свойства и отношения
(не только огонь, но и свойство теплоты, не только сами люди, но и их
производственные отношения и т.д.). Именно в этом состоит вклад марксизма в
понимание материи, который до сих пор недостаточно исследован.
Понимание
материи как объективной реальности, существующей независимо от человека и не
тождественной совокупности его ощущений, способствовало преодолению
созерцательности предшествующей философии. Это вызвано анализом роли практики в
процессе познания, которая позволяет выделять новые предметы и их свойства,
включенные на данном этапе исторического развития в объективную реальность.
Особенность
такого понимания материи состоит в том, что материальными признаются не только
телесные предметы, но также свойства и отношения этих предметов. Стоимость
материальна, потому что это количество общественно необходимого труда,
затраченного на производство продукта. Признание материальности
производственных отношений послужило основой материалистического понимания
истории и исследования объективных законов функционирования и развития
общества.
Можно
попытаться найти определенные границы применения таких категорий, как
"бытие" и "материя". Во-первых, бытие более широкая
категория, так как она охватывает не только объективную, но и субъективную
реальность. Во-вторых, бытие и материя могут использоваться для разграничения
сущего и существующего (являющегося). Тогда существующее может быть
представлено как объективная реальность, осознанная человеком в процессе его
деятельности.
В современной
методологии научного познания важное место занимают такие понятия, как
"физическая реальность", "биологическая реальность",
"социальная реальность". Речь идет об объективной реальности, которая
становится доступной человеку в определенной сфере его деятельности и на
определенном этапе исторического развития.
Философское
осмысление мира обычно начинается с разграничения материального и идеального.
Но для более полной характеристики изучаемых объектов нужны и другие категории.
Среди них важное место занимают категории "движения" и
"покоя".
Марксистская
философия, опираясь на лучшие традиции предшествущих мыслителей, признает, что
весь мир находится в состоянии непрерывного движения, которое внутренне присуще
материальным объектам и не нуждается для своего существования во вмешательстве
божественных сил, в первотолчке. Движение понимается как философская категория
для обозначения любого изменения, начиная от простого перемещения и кончая
мышлением. Мир - не совокупность законченных вещей, а совокупность процессов.
Основа
социальной формы движения - целесообразная деятельность людей, и прежде всего,
по Марксу, «способ производства материальных благ»[3]. Человек
выступает как объект и субъект истории. В конечном счете история - это
деятельность людей, преследующих свои интересы.
Пространство и
время как самостоятельные категории появляются уже в философии Древнего
Востока, где они рассматриваются наряду с такими первоначалами, как огонь,
вода, земля (санкхья). У Аристотеля среди девяти основных категорий называются
время, место, положение. В философии Древней Греции начинают складываться
основные концепции пространства и времени: субстанциональная и реляционная.
Первая рассматривает пространство и время как самостоятельные сущности,
первоначала мира; вторая - как способ существования материальных объектов.
Такое понимание пространства и времени находит наиболее яркое выражение в
философии Аристотеля и Лукреция Кара[4].
В философии
Нового времени основой субстанциональной концепции были положения И. Ньютона об
абсолютном пространстве и времени. Он утверждал, что абсолютное пространство по
своей сущности безотносительно к чему-нибудь внешнему остается всегда
одинаковым и неподвижным. Абсолютное время рассматривалось как чистая
длительность. Основанием для таких утверждений был опыт классической физики,
математические исследования (в частности, геометрия Евклида).
2.
ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ТЕОРИЙ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ЭЙНШТЕЙНА
Как же возникла
частная (специальная) теория относительности Эйнштейна, сузившая исследование
глобального явления до ограниченной, частной относительности, до
относительности некоторых базовых понятий, до частного принципа
относительности? Почему она вообще возникла и упала на благодатную почву
общественного восприятия?
Нельзя не
заметить объективные причины появления работ по теории относительности. Они
обусловлены «разогретым, революционным» политическим состоянием общества и
стихийно, динамично развивающимся естествознанием второй половины XIX - начала XX веков. В то время
наука, во многих своих сферах, систематично отвергала один за другим многие
стереотипы – общепринятые тогда эталоны представлений, что наложило отпечаток
на методологический нигилизм теории относительности в целом.
В значительной
степени, на появление теории относительности повлияли авторитетная и ныне
философия Иммануила Канта, признанное, наконец, к тому времени учение о
бесконечности, а также некоторые математические труды, например неевклидовы
геометрии Лобачевского (1792-1856) и Римана (1826-1866), представления о времени
Минковского и Пуанкаре. Вышеприведенные причины и как следствие, появившиеся
теории относительности Эйнштейна объединяет общее отсутствие методологии
познания, объединяет то, что они не противоречиво, но своеобразно трактуют (или
не трактуют вообще) базовые, системно образующие их теории понятия и не
применяют общенаучных принципов познания. Почему они посмели это сделать?
Потому, что эти понятия и принципы были по естественной незрелости науки,
методологически не определены их предшественниками. А применение бурно
развивающихся к тому времени технологий "обработки понятий познания"
(методов логики, математики, физики и т.д. ) позволило получать весьма
оригинальные итоговые выводы на выходе.
Древнегреческий
учёный Птолемей, а затем и Иммануил Кант постулировали зависимость реальности
от самого познания. Объект, по Канту, существует как таковой лишь в формах
деятельности субъекта. До сих пор, методология познания применяет принцип Канта
и Птолемея: "Что вижу то и суть". Приходит на ум притча о четырёх
слепцах-мудрецах, которые ощупывали слона. Причём каждый ощупывал слона сугубо
в определённых местах: один только ногу, другой только живот, третий хобот,
четвёртый хвост. А затем они утверждали в разнобой об "истинности" и
"правдивости" познанного ими облика слона. Фактически в подходе к
познанию Канта и Птолемея: "Что вижу то и суть", реализован именно
такой субъективный подход к познанию и отвергнута возможность объективного
познания в сравнении с общепринятыми эталонами - принципами познания[5].
Понятие бесконечности
не определено в общенаучном понятии до сих пор. Это не познаваемое в принципе в
величине безотносительное понятие, не имеющее эталона, а значит относительной
сравнительной величины.
По этой
причине, Минковский определил собственное видение понятия «время». При
построении своих «метрических пространств», он ввел понятие синонимичное
понятию времени – «плоскость мирового проявляющего процесса», которая «бежит»
со скоростью света от произвольно выбранного любого «начала координат».
Базисное понятие времени, «подогнали» под имеющийся на вооружении
геометрический техпроцесс познания. А современные учёные теперь интенсивно ищут
пути и способы путешествий в пространстве-времени.
Симбиоз теорий
Минковского и Римана породил четырёхмерную абстрактную интерпретацию
пространства – времени, имеющую весьма ограниченную практическую применимость.
Например, её нельзя применять для моделирования реальных физических,
изменяющихся объектов природы, как функций от изменяющихся их свойств
(параметров).
Пространство-время
- это интерпретация пространства выхолощенных от размерности событий, имеющих
только свойства: пространственные координаты мест возникновения и моменты
времени возникновения событий. Свойства пространства и времени несоразмерны
друг другу, ибо от изменения одного, причинно-следственно другое не меняется,
не зависит. Получается пространство событий, лишённых физической сущности –
природы (размерности).
Основанием
специальной теории относительности Эйнштейн посчитал сформулированный им
принцип относительности, якобы не противоречащий принципу относительности
Галилея. Отсутствие в научном арсенале Эйнштейна методологически сформированных
понятий «время» и «одновременность», с учётом принятия постулата о глобальном
постоянстве скорости света, позволило Эйнштейну «достичь» в специальной теории
относительности одновременности событий в различных точках пространства при
помощи посылаемых от одного источника к двум объектам световых сигналов,
синхронизирующих часы этих объектов, формирующих одинаковую временную шкалу.
По мнению
Эйнштейна, формирующих время на часах этих объектов и придав затем объектам
различную скорость, он преобразованием Лоренца, математически строго
обосновывает, что время в движущихся с различными скоростями объектах течёт
по-разному. Что само по себе не только математически но и физически очевидно.
Часы в случае такого способа познания «времени», при такой синхронизации будут
идти по-разному, ибо шкала времени перестаёт быть единой эталонной для обеих
часов «убегающих» по-разному от световых синхроимпульсов шкал времени объектов.
А если эталоны шкал разные, то и отношения любой продолжительности любого
процесса на объекте к разным эталонам продолжительности будет разное. Системы
то познания времени не инерциальные. Если от синхроимпульсов
"летящих" со скоростью света «убегать»со скоростью света, то такие
часы на объекте вообще остановятся. Эйнштейн пошёл в своём обобщении и выводах
намного дальше. Он «кардинально революционно» утверждает, что и длины объектов
изменятся и биологические процессы (например, старение в «парадоксе близнецов»)
будут протекать по-разному в объектах (близнецах), которые двигаются
относительно друг друга и относительно источника света с различными скоростями.
Фактически Эйнштейн как бы «теоретически обосновал» принцип познания: «Величина
свойств познаваемого объекта (например, свойств характеризующих старение, или
продолжительность процессов на объекте, или его длины) причинно-следственно
зависит от «линейки», от способа, которым эта величина измеряется (познаётся)»[6].
3.
ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ А. ЭЙНШТЕЙНА
Самым фундаментальным
открытием XX в., оказавшим огромное влияние на всю картину мира, стало
создание теории относительности.
В 1905 г.
молодой и никому не известный физик-теоретик Альберт Эйнштейн (1879—1955) опубликовал
в специальном физическом журнале статью под неброским заголовком «К
электродинамике движущихся тел». В этой статье была изложена так называемая
частная теория относительности.
По существу,
это было новое представление о пространстве и времени, и соответственно ему
была разработана новая механика. Старая, классическая физика вполне
соответствовала практике, имевшей дело с макротелами, движущимися с не очень-то
большими скоростями. И только исследования электромагнитных волн, полей и
связанных с ними других видов материи заставили по-новому взглянуть на законы
классической механики.
Опыты
Майкельсона и теоретические работы Лоренца послужили базой для нового видения
мира физических явлений. Это касается в первую очередь пространства и времени,
фундаментальных понятий, определяющих построение всей картины мира. Эйнштейн
показал, что введенные Ньютоном абстракции абсолютного пространства и
абсолютного времени должны быть оставлены и заменены другими. Прежде всего, нужно
отметить, что характеристики пространства и времени будут по-разному выступать
в системах неподвижных и движущихся относительно друг друга.
Так, если
измерить на Земле ракету и установить, что ее длина составляет, к примеру, 40
метров, а затем с Земли определить размер той же ракеты, но движущейся с
большой скоростью относительно Земли, то окажется, что результат будет меньше
40 метров. А если измерить время, текущее на Земле и на ракете, то окажется,
что показания часов будут разными. На движущейся с большой скоростью ракете
время, по отношению к земному, будет протекать медленнее, и тем медленнее, чем
выше скорость ракеты, чем больше она будет приближаться к скорости света.
Отсюда следуют некоторые отношения, которые с нашей обычной практической точки
зрения являются парадоксальными.
Таков так
называемый парадокс близнецов. Представим себе братьев-близнецов, один из
которых становится космонавтом и отправляется в длительное космическое
путешествие, другой остается на Земле. Проходит время. Космический корабль
возвращается. И между братьями происходит примерно такая беседа:
«Здравствуй, – говорит остававшийся на Земле, – рад тебя видеть, но
почему ты почти совсем не изменился, почему ты такой молодой, ведь с того
момента, когда ты улетал, прошло тридцать лет». «Здравствуй, – отвечает
космонавт, – и я рад тебя видеть, но почему ты так постарел, ведь я летал
всего пять лет». Итак, по земным часам прошло тридцать лет, а по часам
космонавтов только пять. Значит, время не течет одинаково во всей Вселенной,
его изменения зависят от взаимодействия движущихся систем. Это один из главных
выводов теории относительности.
Это совершенно
неожиданный для здравого смысла вывод. Получается, что ракета, которая имела на
старте некоторую фиксированную длину, при движении со скоростью, близкой к
скорости света, должна стать короче. Вместе с тем в этой же ракете замедлились
бы и ход часов, и пульс космонавта, и его мозговые ритмы, обмен веществ в
клетках его тела, то есть время в такой ракете протекало бы медленнее, чем
время у наблюдателя, оставшегося на месте старта. Это, конечно, противоречит
нашим обыденным представлениям, которые формировались в опыте относительно
малых скоростей и поэтому недостаточны для понимания процессов, которые
развертываются с околосветовыми скоростями.
Теория
относительности обнаружила еще одну существенную сторону
пространственно-временных отношений материального мира. Она выявила глубокую
связь между пространством и временем, показав, что в природе существует единое
пространство-время, а отдельно пространство и отдельно время выступают как его
своеобразные проекции, на которые оно по-разному расщепляется в зависимости от
характера движения тел.
Абстрагирующая
способность человеческого мышления разделяет пространство и время, полагая их
отдельно друг от друга. Но для описания и понимания мира необходима их
совместность, что легко установить, анализируя даже ситуации повседневной
жизни. В самом деле, чтобы описать какое-либо событие, недостаточно определить
только место, где оно происходило, важно еще указать время, когда оно происходило.
До создания
теории относительности считалось, что объективность пространственно-временного
описания гарантируется только тогда, когда при переходе от одной системы
отсчета к другой сохраняются отдельно пространственные и отдельно временные
интервалы. Теория относительности обобщила это положение. В зависимости от
характера движения систем отсчета друг относительно друга происходят различные
расщепления единого пространства-времени на отдельно пространственный и
отдельно временной интервалы, но происходят таким образом, что изменение одного
как бы компенсирует изменение другого[7].
Если, например, сократился пространственный интервал, то настолько же
увеличился временной, и наоборот.
Получается, что
расщепление на пространство и время, которое происходит по-разному при
различных скоростях движения, осуществляется так, что пространственно-временной
интервал, то есть совместное пространство-время (расстояние между двумя
близлежащими точками пространства и времени), всегда сохраняется, или,
выражаясь научным языком, остается инвариантом. Объективность
пространственно-временного события не зависит от того, из какой системы отсчета
и с какой скоростью двигаясь наблюдатель его характеризует. Пространственные и
временные свойства объектов порознь оказываются изменчивыми при изменении
скорости движения объектов, но пространственно-временные интервалы остаются
инвариантными. Тем самым специальная теория относительности раскрыла внутреннюю
связь между собой пространства и времени как форм бытия материи. С другой
стороны, поскольку само изменение пространственных и временных интервалов
зависит от характера движения тела, то выяснилось, что пространство и время
определяются состояниями движущейся материи. Они таковы, какова движущаяся
материя.
Таким образом,
философские выводы из специальной теории относительности свидетельствуют в
пользу реляционного рассмотрения пространства и времени: хотя пространство и
время объективны, их свойства зависят от характера движения материи, связаны с
движущейся материей.
Идеи
специальной теории относительности получили дальнейшее развитие и конкретизацию
в общей теории относительности, которая была создана Эйнштейном в 1916 году. В
этой теории было показано, что геометрия пространства-времени определяется
характером поля тяготения, которое, в свою очередь, определено взаимным
расположением тяготеющих масс. Вблизи больших тяготеющих масс происходит
искривление пространства (его отклонение от евклидовой метрики) и замедление
хода времени. Если мы зададим геометрию пространства-времени, то тем самым
автоматически задается характер поля тяготения, и наоборот: если задан
определенный характер поля тяготения, расположения тяготеющих масс относительно
друг друга, то автоматически задается характер пространства-времени. Здесь
пространство, время, материя и движение оказываются органично сплавленными
между собой.
Особенность
созданной Эйнштейном теории относительности в том, что в ней исследуется
движение объектов со скоростью, приближающейся к скорости света (300 000 км в
секунду).
В специальной
теории относительности утверждается, что с приближением скорости движения
объекта к скорости движения света «временные интервалы замедляются, а длина
объекта сокращается»[8].
Общая теория
относительности утверждает, что вблизи больших полей тяготения время замедляется,
а пространство искривляется. В сильном поле тяготения кратчайшим расстоянием
между точками будет уже не прямая, а геофизическая кривая, соответствующая
кривизне гравитационных силовых линий. В таком пространстве сумма углов
треугольника будет больше или меньше 180°, что описывается неевклидовыми
геометриями Н. Лобачевского и Б. Римана. Искривление светового луча в поле
тяготения Солнца было проверено английскими учеными уже в 1919 г. во время
солнечного затмения.
Если в
специальной теории относительности связь пространства и времени с материальными
факторами выражалась лишь в зависимости от их движения при абстрагировании от
влияния гравитации, то в общей теории относительности раскрывалась их
детерминированность структурой, характером материальных объектов (вещество и
электромагнитное поле). Выяснилось, что гравитация влияет на электромагнитное
излучение. В гравитации была найдена связующая нить между космическими
объектами, основа упорядоченности в Космосе, сделан общий вывод о структуре
мира как сферическом образовании.
Теорию
Эйнштейна нельзя рассматривать как опровержение теории Ньютона. Между ними
существует преемственность. Принципы классической механики сохраняют свое
значение и в релятивистской механике в пределах малых скоростей. Поэтому некоторые
исследователи (например, Луи де Бройль) утверждают, что теория относительности
в определенном смысле может рассматриваться как венец именно классической
физики.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Специальная
теория относительности, построение которой было завершено А. Эйнштейном в 1905
году, доказала, что в реальном физическом мире пространственные и временные
интервалы меняются при переходе от одной системы отсчета к другой.
Система
отсчета в физике - это образ реальной физической лаборатории, снабженной часами
и линейками, то есть инструментарием, с помощью которого можно измерять
пространственные и временные характеристики тел. Старая физика считала, что
если системы отсчета движутся равномерно и прямолинейно относительно друг друга
(такое движение называется инерциальным), то пространственные интервалы
(расстояние между двумя близлежащими точками) и временные интервалы
(длительность между двумя событиями) не меняются.
Теория
относительности эти представления опровергла, вернее, показала их ограниченную
применимость. Оказалось, что только тогда, когда скорости движения малы по
отношению к скорости света, можно приблизительно считать, что размеры тел и ход
времени остаются одними и теми же, но когда речь идет о движениях со
скоростями, близкими к скорости света, то изменение пространственных и
временных интервалов становится заметным. При увеличении относительной скорости
движения системы отсчета пространственные интервалы сокращаются, а временные
растягиваются.
СПИСОК
ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Алексеев П.В., Панин А.В. Философия: Учебник. – 3-е изд., перераб. и
доп. – М.: ТК Велби, Изд-во Проспект, 2003. — 608 с.
2.
Асмус В. Ф. Античная философия. 3-е изд. М., 2001.
3.
Гольбах П. Система природы // Избранные
произведения: в 2-х т. Т. 1. — М.,1983.— С. 59—67.
4.
Грюнбаум А. Философские проблемы пространства и времени. М., 1998.
5.
Кассирер Э. Теория относительности Эйнштейна. Пер. с нем. Изд. Второе,
2008. 144 с.
6.
Кузнецов В.Г., Кузнецова И.Д., Миронов В.В., Момджян К.Х. Философия:
Учебник. - М.: ИНФРА-М, 2004. - 519 с.
7.
Маркс К. , Энгельс Ф. Собрание сочинений. Т. 19. — С. 377.
8.
Мотрошилова Н. В. Рождение и развитие философских идей:
Историко-философские очерки и портреты. М., 1991.
9.
Спиноза Б. Краткий трактат о Боге, человеке и его счастье // Избранные произведения: в
2-х т. Т. 1. — М., 1987. — С. 82 - 83.
10.
Философия: Учебник / Под ред. проф. В.Н. Лавриненко. — 2-е изд., испр. и
доп. — M.: Юристъ. 2004
11.
Философия: Учебник / Под ред. проф. О.А. Митрошенкова. - М.: Гардарики,
2002. - 655 с.
12.
Эйнштейн А. Физика и реальность: Собр. научн. тр. Т. 4. – М., 1967.