Какая характеристика не является свойством пространства
В настоящее время исследователи категории пространства рассматривают различные его свойства, условно разделяя их на основные и специфические. Основные пространственные характеристики обнаруживаются на всех уровнях материи и неразрывно связаны с другими ее атрибутами, специфические — проявляются только на определенных уровнях и свойственны лишь некоторым классам материальных систем.
Р. А. Аронов к основным свойствам пространства причисляет метрические (количественные) и топологические (качественные) свойства[1]. Кратко представим топологические свойства пространства (трехмерность, непрерывность, протяженность, структурированность, бесконечность, единство со временем и движением), поскольку они относятся к когнитивным признакам изучаемой категории.
Трехмерность связывает пространство и тело, поскольку соответствует трем основным координатам тела. Три измерения — это тот необходимый и достаточный минимум для осуществления всех возможных взаимодействий материальных объектов, в которых проявляется бесконечность и неисчерпаемость пространства.
Непрерывность проявляется в способе перемещения тел и распространении физических действий через различные поля и означает отсутствие в пространстве каких-либо «разрывов». Вместе с тем «пространству свойственна относительная прерывность, проявляющаяся в раздельном существовании материальных объектов и систем, имеющих определенные размеры и границы, в существовании многообразных структурных уровней материи с различными пространственными отношениями»[2].
Протяженность связана со структурностью материальных объектов и вызвана их взаимодействием: один объект существует рядом с другим. Поскольку протяженность определяет ту долю пространства, которую занимает объект, непротяженные объекты не могут иметь структуру, внутренние связи и возможности изменяться.
Структурированность пространства предполагает координацию различных пространственных предметов и форм посредством таких топологических понятий, как «окружение», «соседство», «разграничение» и «последовательность».
Бесконечно пространство с точки зрения науки, но поскольку человек не может воспринимать и мысленно представлять себе бесконечную, ничем не ограниченную величину, бытовое его осознание требует некоторых пределов. Поэтому человеком создаются необходимые психологические опоры, границы, позволяющие ему очерчивать, отделять и замыкать пространство вокруг себя.
К специфическим свойствам пространства М. П. Титова относит следующие: «Конкретные пространственные формы и размеры
тел, их положение в пространстве по отношению друг к другу, на-личие у тел внутренней симметрии или асимметрии (молекула живого вещества обладает свойством пространственной асимметрии, которое характерно живому веществу), изотропность (равноправие всех направлений) и неоднородность (неравноправие всех точек, наличие выделенных точек) пространства»[3]. Кроме того, пространство обладает свойствами объективности, поскольку его существование не зависит от сознания и всеобщности, так как формы пространства присущи любым воплощениям материи на всех уровнях ее существования.
В современной науке в связи с все большим разграничением видов деятельности возникает тенденция к дифференциации пространства: «Разные виды деятельности человека формируют свои пространства, а сама человеческая деятельность формирует жизненное пространство как основу человеческого существования»[4]. Человек становится объектом и субъектом различных пространств, в том числе и культурного.
Пространство, объем, границы, размеры, форма, материя, движение, гуманизм, трехмерность, протяженность, структурированность, бесконечность.
- 1. Охарактеризуйте античные представления о пространстве и их выражение в архитектурных формах.
- 2. Каковы средневековые представления о пространстве?
- 3. Какие изменения в представлениях о пространстве произошли в эпоху Возрождения?
- 4. С чем связан процесс новой интерпретации пространства в Новое время и каково его влияние на архитектуру?
- 5. Охарактеризуйте представления о пространстве в немецкой классической философии.
- 6. С чем связано возникновение неклассического понимания пространства?
- 7. Назовите основные свойства пространства.
Специфика дизайна как компонента культурного пространства
Источник
До настоящего времени нет единой модели пространства и времени, применимой во всех областях естествознания. На каждом структурном уровне материи выявляются особенности пространственно-временных характеристик объектов. Поскольку пространство и время неотделимы от различных видов материи, правильнее было бы говорить о пространственно-временных свойствах и отношениях материальных систем. Однако при познании пространства и времени ученые часто абстрагируются от их материального содержания, рассматривая их как самостоятельные формы бытия.
При характеристике пространства и времени выделяют их общие свойства как формы бытия материальных объектов.
К всеобщим свойствам пространства и времени относятся:
· объективность и независимость от сознания человека;
· неразрывная связь друг с другом и с движением материи;
· зависимость от структурных отношений и процессов развития в материальных системах;
Наряду с едиными характеристиками, которые в равной степени присущи как пространству, так и времени, им свойственны некоторые особенности, характеризующие их как различные, хотя и тесно связанные между собой, атрибуты материи.
Свойства пространства.
Сущностным свойством пространства является протяженность, понимаемая как рядоположенность, существование и связь различных элементов (точек, отрезков, объемов и др.). Протяженность пространства проявляется как единство прерывности и непрерывности в его структуре. Для пространства в целом характерно отсутствие каких-либо «разрывов» и нарушений в распространении взаимодействий в природе. Но для отдельных материальных тел свойственна относительная прерывность, которая проявляется в раздельном существовании материальных объектов и систем, имеющих определенные размеры и границы;
Трёхмерность пространства выражается в том, что для однозначного определения места точки в пространстве в фиксированный момент времени, необходимо и достаточно указать три ее координаты. В наиболее привычной прямоугольной декартовой системе координат это x,y,z – длина, ширина и высота; в сферической системе координат требуется указать радиус-вектор г и углы а и б; в цилиндрической системе – высоту h, радиус-вектор г и угол а.
Трёхмерность пространства является фундаментальным свойством Вселенной. Все материальные процессы и взаимодействия реализуются именно в пространстве трех измерений. В одномерном (линия) или двухмерном (плоскость) пространстве не могут происходить взаимодействия частиц и полей. Три измерения являются необходимым и достаточным минимумом, в рамках которого могут осуществляться все типы взаимодействий материальных объектов. В настоящее время не известно каких-либо форм движения и взаимодействия, которые требовали бы четырех- или пятимерного пространства, и возможность таких процессов не вытекает ни из каких установленных законов природы.
Однородность пространства выражается в том, что не существует выделенных в каком-либо отношении точек пространства. Все точки в пространстве равноправны, поэтому не существует преимущественной точки отсчёта, любую можно принять в качестве начальной.
Изотропность пространства означает, что все направления в пространстве равнозначны. Пространство называется изотропным, если поворот системы отсчета на произвольный угол не приведет к изменению результатов измерений. Физические явления в системе не должны изменяться при ее повороте в пространстве.
Обратимость пространства проявляется в том, что в каждую точку пространства можно снова и снова возвращаться.
Свойства времени.
Сущностным свойством времени является его длительность, которая выступает как последовательность сменяющих друг друга моментов или состояний, возникновение за каждым данным интервалом времени последующего. Длительность бытия объектов во времени выступает как единство прерывного и непрерывного. Общая непрерывность времени проявляется в постоянном переходе предшествующих состояний в последующие состояния. Но конкретные объекты материального мира имеют начало и конец, определенную длительность, т.е. существуют конечный период. Поэтому можно говорить о прерывности бытия конечных материальных объектов, хотя она и относительна, так как между всеми сменяющими друг друга качествами имеется внутренняя связь и непрерывный переход
Время одномерно: для определения времени достаточно задать одну координату. Если бы время имело не одно, а два, три измерения и больше, то это означало бы, что параллельно нашему миру существуют аналогичные и никак не связанные с нашим миром другие миры-двойники, в которых те же события разворачиваются в той же последовательности. Но для таких предположений нет оснований.
Однородность времени означает, что любые явления, которые происходят в одних и тех же условиях, но в разные периоды времени, протекают одинаково.
Анизотропность и необратимость времени.
В отличие от пространства для времени характерна анизотропность – наличие только одного выделенного направления или так называемой «стрелы времени»: все события развиваются от прошлого через настоящее к будущему.
Необратимость – свойство времени, означающее однонаправленное изменение от прошлого к будущему, невозможность вернуться в прошлое.
В природе мы постоянно сталкиваемся с необратимыми процессами.
Необратимость эволюции называется в биологии законом Л. Долло по имени бельгийского палеонтолога, сформулировавшего его: организмы, возвращаясь в процессе эволюции в среду обитания далеких предков, не могут стать абсолютно похожими на них.
Излучение энергии Солнцем и звездами являются однонаправленными процессами.
Распады неустойчивых частиц демонстрируют необратимость изменений в микромире.
Какие причины лежат в основе анизотропности и необратимости времени? Сегодня их связывают с процессами самоорганизации материи, Обратное движение времени означало бы обращение вспять всех процессов развития в мире.
В современном естествознании существует несколько научных подходов к объяснению этого свойства времени. Выделим некоторые из них.
Направление времени задается вторым началом термодинамики, согласно которому энтропия, то есть мера беспорядка в системе, в замкнутой системе всегда возрастает.
Необратимость времени связана с процессами эволюции Вселенной, начиная с момента её возникновения, что подтверждается фактом её расширения.
Необратимость времени есть следствие принципа причинности, так как причина должна предшествовать следствию.
Общие свойства пространства и времени проявляются на всех структурных уровнях организации материи. У некоторых классов материальных объектов проявляются дополнительные, локальные свойства пространства и времени.
Тесная взаимосвязь пространственно-временных свойств и природы взаимодействия объектов обнаруживается также и при анализе симметрии пространства и времени. Ещё в 1918 Э. Нётер (1882 —1935) было доказано, что однородности пространства соответствует закон сохранения импульса, однородности времени — закон сохранения энергии, изотропности пространства — закон сохранения момента количества движения. Таким образом, пространство и время взаимосвязаны с важнейшими законами сохранения.
По мере углубления знаний о материи и движении углубляются и изменяются естественнонаучные 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.
Вопросы для самоконтроля.
1. Какие концепции пространства и времени были разработаны в физике?
2. В чём суть субстанциальной концепции пространства и времени?
3. Как понимаются пространство и время в реляционной концепции?
4. Как понимается время в причинной концепции?
5. Что понималось под абсолютным пространством и абсолютным временем в механике Ньютона? Каковы причины их введения?
6. Как представлялись основные свойства пространства и времени в классической физике?
7. Какие противоречия в классической науке потребовали пересмотра понятий пространства и времени?
8. Как был осмыслен отрицательный результат опыта Майкельсона?
9. Какие постулаты лежат в основе СТО?
10. Какие новые представления на пространство и время вводятся в СТО?
11. В чём заключается связь метрики пространства и времени с гравитацией в ОТО?
12. Каковы основные выводы ОТО?
13. Какие постулаты лежат в основе причинной механики Козырева?
14. Какие физические свойства времени выделяются в причинной механике?
15. Каковы основные положения концепции биологического пространства-времени Вернадского?
16. Что представляет собой хронобиология и какие свойства времени выделяют в ней?
17. Каковы всеобщие свойства пространства и времени как форм бытия материальных объектов?
18. Выделите и сопоставьте общие свойства пространства и времени.
Литература.
Аксенов Г.П. В.И.Вернадский о природе времени и пространства. – М.: Либроком, 2012.
Ахундов М.Д. Концепции пространства и времени: истоки, эволюции, перспективы. – М.: Наука, 1982.
Ацюковский В.А. Критический анализ основ теории относительности . — М.: Научный мир, 2012
Баженов Л.Б. Проблемы пространства-времени // История и философия науки. Под ред. В.В.Миронова. – М.: Гардарики, 2006.
Борн М. Эйнштейновская теория относительности. – М.: Мир, 1972.
Вернадский В.И. Философские мысли натуралиста. – Москва: Наука, 1988.
Вернадский, В.И. Размышления натуралиста. В 2-х т. Пространство и время в неживой и живой природе. – М.: Наука, 1975. Т.1.
Казарян В.П. Понятие времени в структуре научного знания. – М.: Изд-во МГУ,1980.
Козырев Н. А. Избранные труды. — Ленинград: Изд-во Ленинград. ун-та, 1991.
Молчанов Ю.Б. Проблема времени в современной науке. – М.: Наука, 1990.
Тяпкин А.А. «Об истории возникновения теории относительности». – Дубна: ОИЯИ, 2004.
Хокинг С. Краткая история времени. От большого взрыва до черных дыр. СПб.: Амфора, 2001.
Уитроу Дж. Eстественная философия времени – М.: УРСС, 2003.
[1] См.: Физическая энциклопедия в 5-ти томах под ред. академика А.М.Прохорова. – М.: Советская энциклопедия. Т. 4.
[2] Ньютон И. Математические начала натуральной философии. // В кн.: Собрание трудов академика А. Н. Крылова. – М.- Л., Из-во АН СССР, 1936. С.30.
[3] Крылов А.Н. Указ. Соч. С.30.
[4] См.: Уиттекер Э. История теории эфира и электричества. Современные теории. 1900-1926 гг. – М.: Изд-во Института компьютерных исследований, 2004г.; Тяпкин А.А. «Об истории возникновения теории относительности». – Дубна: ОИЯИ, 2004; Логунов А.А. К работам Анри Пуанкаре «О динамике электрона» т – М .: Изд – во МГУ, 1988.
[5] Холтон Дж. Тематический анализ науки. — М.: Прогресс, 1981. С.88.
[6] См.: Эфирный ветер. Сб. статей. 2-е издание.//Под ред. В.А.Ацюковского. М.: Энергоатомиздат, 2011.
[7] Цит. по: Пайс А. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна. – М.: Наука, 1989, стр. 161.
[8] См.: Баженов Л.Б. Проблемы пространства-времени // История и философия науки. Под ред. В.В.Миронова. – М.: Гардарики, 2006. С.107-108.
[9] Минковский Г. Пространство-время. Спб., «Физика» 1911. С. 26.
[10] См.: Эфирный ветер. Сб. статей. 2-е издание.//Под ред. В. А. Ацюковского. М.: Энергоатомиздат, 2011.
[11] Эйнштейн А. Собрание научных трудов. – М.: 1965-1967. Т. I I. С. 744.
[12] См.: Ацюковский В.А. Критический анализ основ теории относительности . — М .: Научный мир, 2012; Бриллюэн Л. Новый взгляд на теорию относительности – М: Наука, 1972; Казарян В.П. Понятие времени в структуре научного знания. М., Изд-во МГУ,1980.
[13] См.: Козырев Н. А. Избранные труды. — Ленинград: Изд-во Ленинград. ун-та, 1991. С.365
[14] См.: https://filosfak.ru/biblio/барашенков-в-эти-странные-опыты-козыр/
[15] Вернадский В. И. Проблемы биогеохимии. /Труды Биогеохимической лаборатории. Т. XVI. М.: Наука. 1980. С. 262.
[16] Вернадский В.И. Указ. Соч. С.274.
[17]См.: Аксенов Г.П. В.И.Вернадский о природе времени и пространства. – М.: Либроком, 2012.
[18] Вернадский В.И. Указ. Соч. С.276.
[19] Уитроу Дж., Естественная философия времени. – М.: Наука, 1964, с.82.
[20] См.: «Биологические часы». – М.: Мир, 1964.
[21] См.: Уитроу Дж. Ука. Соч. С. 81-82.
[22] Уитроу Дж. Указ. Соч. С.85.
[23] Уитроу Дж. Указ. Соч. С.89.
Date: 2015-09-03; view: 3140; Нарушение авторских прав
Источник
Слово “Пространство” – очень широко используемое слово. Пространство – это свободное от чего бы то ни было место. Пустое. Ничем не занятое. Особенно часто оно используется (непосредственно или в словосочетаниях) в различных разделах знаний – математика, физика, философия. Можно даже считать, что это – одно из основных понятий естественных наук и философии.
Из словаря Ожегова:
1. Одна из форм (наряду со временем) существования бесконечно развивающейся материи, характеризующаяся протяжённостью и объёмом: Вне времени и пространства нет движения материи.
2. Протяжённость, место, не ограниченное видимыми пределами: Небесное п. Воздушное п. Степные пространства. На всём пространстве пустыни. Смотреть в п. (о невидящем, отсутствующем взгляде).
3. Промежуток между чем-н., место, где что-н. вмещается: Свободное п. между окном и дверью
В бытовом смысле “пространство” есть вместилище всего сущего.
В общефилософском смысле понятие “пространство” относится к числу понятий с большой смысловой емкостью.
В космологии под пространством понимается наша 3-х или 4-мерная Вселенная с дискутируемой топологией, в которой мы живем и существуем.
В физике пространство – вместилище для реальных физических материальных объектов и полей. Но не только, т.к. математика – инструмент для описания Природы. Есть место и для других смыслов. В теоретических физических построениях понятие “пространства” практически совпадает с математическим “пространством”. Наиболее распространенный тип используемого для этой пространства – это 3-мерное евклидово пространство. Это исторически первое и важнейшее математическое пространство (Большой Энциклопедический Словарь). Что такое евклидово пространство, знают все, кто учился в школе. Если не знают – то знают школьную геометрию. Пространство школьной геометрии и есть евклидово пространство.
Картина советского космонавта Алексея Леонова с адреса: https://s3.wi-fi.ru/cp3o/gBvMf5pghBveCQvKDFdwMoeo?response-content-type=image/jpeg
Понятие “Пространство” в математике используется и в более широком смысле, чем объект евклидова пространства. ПРОСТРАНСТВО – это множество объектов, между которыми установлены отношения, сходные по своей структуре с обычными пространственными отношениями типа окрестности, расстояния и т. д.
Общее математическое понятие “пространство” есть “множество чего–то, удовлетворяющих тому–то”, синоним понятия “множество” с определенной геометрической (топологической) структурой (упорядочения, непрерывности, движения). Очень часто это математическое аффинное, векторное или тензорное, метрическое пространство с некоторой топологической структурой, построенное как многомерное координатное пространство на основе вещественных чисел.
Наиболее общим типом математических пространств является топологическое пространство. Оно мало в чем сходится с евклидовым пространством, но все же есть точки соприкосновения. Они обе состоят из элементов – точек, а совокупность всех точек составляет само определяемое пространство. Конечно, это определение настолько широкое, что любые математические объекты – множества подходят под это определение. Но как в евклидовом, так и в топологическом пространствах определены отношения “быть окрестностью”. А “окрестности” объединяют в каком то смысле близкие точки. Просто близкие – без определенного расстояния между ними.
Топологическое пространство, как и евклидово, обладает размерностью, потому что размерность Пространства – топологическая характеристика пространства. Для большинства практически изучаемых пространств определяется количеством числовых параметров для определения координаты точки. Но это определение размерности не является строгим, но по отношению к рассматриваемым в математике и физике числовым пространствам Rn оно верно. Скрытые размерности физического пространства могут явно себя не проявлять.
Ну и наконец, евклидово пространство является топологическим, но не наоборот.
А что находится между ними? И вообще – есть ли что-то между ними?
А между ними находятся “метрические” пространства. Евклидово пространство является метрическим, но метрические пространства – это более широкий класс пространств. Их объединяет только одно – между любыми точками метрического пространства имеется вполне определенное “расстояние”. Численное. Со всеми теми свойствами, которые имеются у “расстояния” и “длины” в евклидовом пространстве. Например –
1) аксиома треугольника – сумма любых двух сторон больше третьей,
2) сумма углов, образуемых расходящимися из одной точки лучами на 2-мерной поверхности равна 2pπ и
3) евклидово пространство непрерывно и
4) любое евклидово пространство можно разметить с помощью N < ∞ чисел, где N – размерность пространства.
Но и отличиями – эти пространства могут быть линейными, криволинейными римановыми, лобачевского, … Замкнутыми и открытыми, связными и несвязными, плоскими и с кротовыми норами. Назову хотя бы в качестве примера всем известные названия подобных пространств: одномерные – линия, круг, двухмерные – плоскость, цилиндр, тор, сфера, лист Мебиуса, трехмерные – известное вам евклидово 3-мерное пространство, 3-мерная “сфера” – как считается, оно похоже на нашу Вселенную, и др. торообразные и цилиндроподобные 3-мерные пространства, и т.д.
Аксиома треугольника – это действительно аксиома, определяющая отношения между тремя простейшими объектами пространства – точками. Любыми. А вот сумма углов требует определения не только расстояний, но и прямых и плоскостей. И определения бесконечной последовательности специальных окрестностей с определенными свойствами и существования определенного бесконечного “ряда”, предел которой и есть угол. Окрестности – это окружности на плоскости, предел – отношение длины окружности к ее радиусу.
В конце хочу показать разницу между метрическим евклидовым пространством и всеми другими метрическими не евклидовыми пространствами. В любом N-мерном метрическом евклидовом пространстве расстояние между бесконечно близкими точками определяется из формулы
dl² = dx₁² + dx₂² + dx₃² +…(1)
А между далекими точками – из формулы
L² = Δx₁² + Δx₂² + Δx₃² +…(2)
где Δx₁ – разность координат между точками. А расстояние в произвольных метрических пространствах определяется из формулы
dl² = ∑gᵤᵣdxᵘʳ.(3)
где u, r пробегают все возможные значения от 1 до N. Причем простой формулы, подобной (2), не имеется при любом координатном представлении пространства.
И последнее, что хотел сказать: если (1) определяет расстояние между точками евклидова и галилеева пространства классической механики Ньютона, то (3) определяет расстояния между точкам и риманова пространства. Например, именно такой формулой определяется расстояние между точками на Земле. Еще одно применение – это в знаменитой Общей теории относительности (ОТО) А.Эйнштейна. Сколько копий сломано на в отношении этой теории – не сосчитать. А его основа настолько проста, насколько и сложна.
Можно было сюда еще включить векторные пространства. А также тензорные пространства. Но это для другой статьи.
Ссылка на мою статью Как написать формулы в статье на Дзен?
Мои странички на Дзен: https://zen.yandex.ru/id/5e036c95fc69ab00aecfe6e9
Если хотите узнать, что обозначает слово или словосочетание, в ОПЕРЕ выделите это слово(сочетание), нажмите правую клавишу мыши и выберите “Искать в …”, далее – “Yandex”. Если это текстовая ссылка – выделите ее, нажмите правую клавишу мыши, выберите “перейти …”. Все! О-ля-ля!
Если вам понравилась статья, то поставьте “лайк” и подпишитесь на канал! Если не понравилась – все равно комментируйте и подписывайтесь. Этим вы поможете каналу. И делитесь ссылками в ваших соцсетях!
Источник