Философия / 6. Философия науки
д. ф. н.,
проф. Власова В. М.
Московский
государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Россия
к. ф. н.
Ермолина Л. А.
Социально-экономический
институт, Россия
Изучение n-мерного пространственно-временного
континуума как важнейшая научная задача 21 века
Авторы данной статьи считают, что основным принципом
изучения пространственно-временного континуума должна служить концепция, где
признается n-мерность
пространства и времени. В геометрии Евклида двухмерное пространство, в
геометрии Ньютона - уже трехмерное. В периоды развития науки до 19-20 веков
евклидова геометрия претендовала на "абсолютную истинность",
появление непротиворечивой неевклидовой геометрии, разработанной Н. И.
Лобачевским и дальнейшие исследования Б. Римана показали, что существует
неограниченное разнообразие геометрических пространств, отличающихся друг от
друга размерностью (тенденция к представлению об n-мерном пространстве).
Современные тенденции в исследовании природы, Космоса,
социума сводятся к применению нового подхода, который заключается в учете
пространственно-временных характеристик. Так на Международном математическом
симпозиуме в июне 2000 года в Торонто Майкл Атья представил один из новых
способов математической теории в исследовании пространственно-временного
континуума. Первый важный фактор заключается в переходе от локального к
глобальному. В XIX в. ученые предпочитали работать с малыми масштабами, изучать
локальное поведение объектов. В XX в. ученые интересовались крупными
масштабами, глобальным поведением объектов. Поскольку сложность изучаемых
явлений резко возросла, повысился интерес к исследованиям на качественном
уровне, важными стали топологические идеи во всех разделах математики.
Оправдались и предсказания Пуанкаре о возрастании роли топологии.
Второй принцип ученого - повышение размерности, т. е.
переход от одно- и двумерных объектов к n-мерным.
Например, если в прошлом в дифференциальной геометрии изучали кривые и
поверхности, то теперь стали изучать n-мерные
многообразия. От классической теории функций комплексного переменного,
подробно изучавшей функции одного переменного, перешли к изучению теории
функций n комплексных
переменных. От анализа конечномерных линейных пространств перешли к
бесконечномерным гильбертовым пространствам и т. п.
Пространство и время,
всеобщие формы существования материи. Пространство и время не существуют вне
материи и независимо от неё. Пространственными характеристиками являются
положения относительно других тел (координаты тел), расстояния между ними, углы
между различными пространственными направлениями (отдельные объекты
характеризуются протяжённостью и формой, которые определяются расстояниями
между частями объекта и их ориентацией). Временные характеристики —
"моменты", в которые происходят явления, продолжительности
(длительности) процессов. Отношения между этими пространственными и временными
величинами называются метрическими.
Существуют также и топологические характеристики пространства и времени — "соприкосновение" различных объектов, число направлений. С чисто пространственными отношениями имеют дело лишь в том случае, когда можно отвлечься от свойств и движения тел и их частей: с чисто временными — в случае, когда можно отвлечься от многообразия сосуществующих объектов.
Однако в реальной действительности пространственные и временные отношения связаны друг с другом. Их непосредственное единство выступает в движении материи; простейшая форма движения — перемещение — характеризуется величинами, которые представляют собой различные отношения пространства и времени (скорость, ускорение) и изучаются кинематикой. Современная физика обнаружила более глубокое единство пространства и времени, выражающееся в совместном закономерном изменении пространственно-временных характеристик систем в зависимости от движения последних, а также в зависимости этих характеристик от концентрации масс в окружающей среде. Для измерения пространственных и временных величин пользуются системами отсчёта, которые подробно разработаны в Теории относительности Альберта Эйнштейна.
По мере углубления знаний о материи и движении углубляются и изменяются научные представления о пространстве и времени. Поэтому понять физический смысл и значение вновь открываемых закономерностей пространства и времени можно только путём установления их связей с общими закономерностями взаимодействия и движения материи, с полевыми вариантами и гравитационными потенциалами материального мира.
В теории относительности А. Эйнштейна было установлено, что геометрические свойства пространства-времени зависят от распределения в них гравитационных масс. Вблизи тяжелых объектов геометрические свойства пространства начинают отклоняться от эвклидовых, а темп течения времени замедляется.
Основное философское значение теории относительности состоит в следующем:
1. Теория относительности исключала из науки понятия абсолютного пространства и абсолютного времени, обнаружив тем самым несостоятельность субстанциальной трактовки пространства и времени как самостоятельных, независимых от материи форм бытия.
2. Она показала зависимость пространственно-временных свойств от характера движения и взаимодействия материальных систем, подтвердила правильность трактовки пространства и времени как основных форм существования материи, в качестве содержания которых выступает движущаяся материя. Эйнштейн, считал, что пространство и время непосредственно связаны с материальными объектами и зависят от существующих взаимодействий между ними.
3. Теория относительности нанесла удар субъективистским, априористским трактовкам сущности пространства и времени, которые противоречили ее выводам.
Говоря о том, что теория относительности подтвердила понимание пространства и времени как коренных форм существования материи, нельзя думать, что теория относительности положила конец философским спорам об истолковании пространства и времени. Решив одни проблемы, теория относительности поставила другие. Философские споры вокруг этой теории возникли сразу же при ее создании и не утихают по настоящее время.
Вывод: Изучение n-мерного пространственно-временного континуума открывает для ученых горизонты глубокого и всестороннего изучения природы и Космоса, позволяя им корректировать инновационные программы в сфере нанотехнологий, энергетики, космической физики, биологии.