Какие свойства характеризуют пространство

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

Какие свойства характеризуют пространство

Источник

Пространство и время являются универсальными, всеобщими формами бытия материи. Нет явлений, событий, предметов, которые существовали бы вне пространства или вне времени.

Обычно выделяют всеобщие, общие и специфические свойства пространства и времени.

Всеобщие свойства пространства и времени: объективность и независимость от человеческого сознания; универсальность – проявляется на всех структурных уровнях материи; неразрывная связь друг с другом и с движущейся материей; бесконечность – нет места, где пространство и время отсутствовали бы.

Общие свойства пространства: протяженность – существование и связь различных элементов; единство прерывности и непрерывности. Непрерывность означает отсутствие каких-либо «разрывов» в пространстве. Прерывность проявляется в раздельном существовании материальных объектов. Их единство – это характер перемещений тел от точки к точке; трехмерность – пространство трех измерений.

Общие свойства времени:длительность – последовательность смены состояний; необратимость – однонаправленность от прошлого к будущему; неповторяемость – невозможность повторения прошлых событий; одномерность – линейная последовательность событий, связанных друг с другом.

Специфические свойства пространства:конкретные формы и размеры тел; наличие у них внутренней симметрии или асимметрии; изотропность и неоднородность пространства. Изотропность означает отсутствие выделенных направлений (верх, низ и др.). Неоднородность означает различные значения кривизны в зависимости от распределения тяготеющих масс.

Специфические свойства времени:конкретная длительность существования систем; скорость протекания процессов.

В современной науке используется также понятие биологического и социального пространства и времени.

Специфическими пространственно-временными свойствами в биологических системах являются: асимметрия расположения атомов в молекулах белка и нуклеиновых кислот, собственные временные ритмы и темпы изменения внутриорганизменных и надорганизменных биосистем, взаимосвязь и синхронизация ритмов друг с другом, а также с вращением Земли вокруг своей оси и сменой времен года.

Социальное пространство и время характеризуют особенности протяженности и пространственности социальных объектов.

Социальное время характеризует длительность, последователь-ность этапов материальной и духовной деятельности человека. Главным фактором, определяющим ход социального времени, является деятельность человека, направленная на преобразование среды и самого себя. Все известные единицы календарного времени – секунды, минуты, часы, дни – могут быть достаточно точно измерены.

Совсем другое дело – исчисление длительности социальных процессов – это эпоха, эра, сессия, сезон, семестр и т. п. Все они не могут быть не только определены, но не образуют соотношений между собой. Размышляет так и Плиний Старший, римский писатель и ученый, автор афоризма«Не считать надо дни, а взвешивать». Очевидно, что значимые для человека и общества характеристики длительности должны стать компонентами социального времени.

С социальным временем связано и личное время человека. Можно встретить два типа людей, которые по-разному относятся к своему личному времени: одни им вполне самостоятельно распоряжаются, другие не знают, как его провести, чем заполнить. Личностное время используется непосредственно при определении многих ценностей человеческой жизни и, прежде всего, его деятельности. Леонардо да Винчи считал удавшейся независимо от ее длительности всякую жизнь, прожитую хорошо и достойно.

Личностному времени присуще чувство ритма, так, например, в жизни каждого человека устанавливается определенная последовательность событий: детство, юность, получение образования, начало творческой деятельности, вступление в брак, рождение детей и т. д. Такая последовательность выражает ритмическую организацию индивидуальной жизни, но не всякая последовательность носит ритмический характер. Несовпадение важнейших этапов социальной зрелости человека с его календарным возрастом или общепринятым ритмом организации общественной жизни является проявлением аритмии личностного времени.

Необходимо отметить сложность и неоднозначность пространственно-временных отношений на уровне отдельного человека. Личностные время и пространство обусловлены особенностями восприятия самого человека. Именно с ними приходится соизмерять свои поступки, строить планы. Научный подход в этом вопросе необходим для более целостного видения мира.

Во всех перечисленных и других системах проявляются всеобщие свойства пространства и времени.

Выводы:

– Фундамент СТО составляют два постулата.

– СТО изменила представление о характере взаимодействий. Скорость передачи взаимодействия не может превышать скорость света в вакууме.

– Релятивистские эффекты пространства и времени не иллюзорны, а действительны.

– Согласно ОТО, тяготение – это не что иное, как искривленность пространственно-временного континуума.

Источник

Движением в механике называют изменения положения тела в пространстве с течением времени.

Пространство и время бессмысленно рассматривать в отдельности от материального мира.

Пространство отражает порядок сосуществования объектов мира. Время показывает последовательность перемены явлений. Нет процессов в природе, которые происходили бы вне времени и вне пространства.

Пространство и время являются формами существования материи. Пространство и время имеют тесную и неразрывную связь. Мир, в котором мы живем, является четырехмерным:

Три измерения в нашем мире – относят к пространству.
Одно измерения связывают со временем.

Относительность движения

Тела могут перемещаться в пространстве, то есть осуществлять механическое движение. Высказывание о том, что два разных события, произошедшие не одновременно, состоялись в одном месте, лишено смысла, до момента указания системы отсчета, в которой эти события рассмотрены.

Перемещение в пространстве обладает строго определённым содержанием, если указаны тела, по отношению к которым происходит движение рассматриваемого объекта.

Готовые работы на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость

Любое движение относительно так формулируется одно из фундаментальных свойств природы.

В этой связи для описания перемещения тел в пространстве вводят понятие системы отсчета. Система отсчета включает:

тело отсчета, с целью фиксирования положения исследуемого объекта;
процесс, являющийся эталоном, для фиксирования времени. Эталонный процесс фиксации времени реализуют при помощи часов. Часы используют для того, чтобы отмечать временные моменты, которые отвечают положениям перемещающегося тела в некоторые моменты.

Определение 1

Тело отсчета, система координат, часы составляют систему отсчета.

Самым простым и часто применяемым примером системы координат, является прямоугольная декартова система координат. Декартова система координат составлена тройкой взаимно нормальных плоскостей, которые жестко связаны с телом отсчета.

Точку пересечения этих плоскостей называют началом координат, линии пересечения плоскостей дают координатные оси.

Координатами точки является тройка расстояний от начала координат до координатных плоскостей.

При решении задач применяют систему координат, которая позволяет максимально упростить процедуру работы задачей.

К наиболее востребованным системам координат относят:

декартову систему координат;
цилиндрическую систему координат;
сферическую систему координат.

Определение 2

Количество независимых координат, которые однозначно определяют положения тела (или совокупности тел) в пространстве, носит название числа степеней свободы.

Абсолютность и относительность длин и промежутков времени

Нерелятивистская физика считает длины тел и промежутки времени абсолютными. В таком случае:

Можно считать события одновременными не отмечая системы отсчета, где данные события рассматриваются.
Стоит рассматривать длину тела, не обращая внимания на состояние его движения или покоя в системе отсчета.

Если исследуются медленные (в сравнении со скоростью света в вакууме) движения, то релятивистские эффекты можно не учитывать. Но существуют разделы физических исследований, где без учета данных эффектов не обойтись, например, ядерная физика.

В специальной теории относительности (СТО), которая была создана Эйнштейном, одновременность событий, разделенных в пространстве, является относительной. Это означает, что пара событий, происходящих одновременно в одной системе отсчета, могут быть не одновременными в другой системе отсчёта, перемещающейся по отношению к первой.

Длина тела в теории Эйнштейна, тоже является относительной, поскольку связана с системой, в которой происходит измерение. СТО показывает, что следует отметить разницу между длиной стержня, который находится в покое ($l_0$) и длиной стержня, движущегося относительно системы отсчета ($l$)

$l_0 ne l$.

Длины $l_0$ и $l$ равны в случае движений с небольшими скоростями.

Так, в общем случае следует считать, что промежутки времени и длины отрезков являются относительными.

Свойства пространства

Сформулируем свойства пространства, которые можно считать основными:

Исследуемое нами пространство является однородным. Это означает, что в нем нет точек с разными свойствами. Если произвести параллельный перенос системы отсчета, то рассматриваемые в ней законы физики не будут изменяться.
Пространство изотропно. В пространстве нет выделенных направлений. При повороте системы отсчета на произвольный угол законы природы не изменятся.
Пространство обладает свойством непрерывности. Между даже самыми близкими точками пространства всегда имеется третья точка.
В нашем мире пространство является трехмерным. Положение точки однозначно описывают три действительных числа (координаты).

Математической формулировкой свойств пространства является система понятий геометрии и их связей. Формирование «простейшей» эвклидовой геометрии было выполнено 2,5 тыс. лет тому назад. Следующий шаг в описании соотношения пространства и материальных тел сделан в неевклидовой геометрии. Лобачевский, например, считал, что пространство не существует отдельно от человека в том смысле, что в природе познается только движение. Все остальные понятия, в том числе геометрические – это порождение ума человека, взяты из свойств движения.

Свойства времени

К основным свойствам времени относят:

Временную однородность. Если рассматривать два события, которые проходят при одинаковых условиях, но в разное время, то они будут происходить одинаково.
Непрерывность времени означает то, что если имеются два момента времени, и они очень близки, то всегда между ними можно найти еще момент времени.
В настоящее время считают, что время течет в одном направлении от настоящего в будущее.

Свойства пространства и времени являются определяющими в характере законов физики. Так, например, законы сохранения энергии и импульса основаны на симметрии времени, которая исходит из его однородности и симметрии пространства (основы однородность и изотропность пространства).

Основной второго начала термодинамики является временная необратимость.

Источник

Причиной, побудившей меня, к написанию этой статьи стала книга Стивена Вольфрама «Новый вид науки», в которой он довольно эффектно представил пространство как некую сетевую структуру, описывающую все возможные состояния материи от элементарных частиц до метагалактик. Время согласно его гипотезе представляет собой причинно-следственную сеть событий, следующих друг за другом в одном потоке времени. В целом книга оставляет двоякое впечатление, потому что большая её часть посвящена компьютерной экспертной системе и алгоритмизации научной методологии средствами языка программирования, разработанных автором, такие места я пропускал. При этом, отдельные фрагменты этой книги я прочитал с удовольствием. В частности, предложенная автором гипотеза о сетевом устройстве пространства-времени мне показалась свежей и интересной, хотя и не убедительной в многократных попытках встроить её в существующую релятивистскую теорию. Находясь под впечатлением от прочитанной статьи и продолжая размышлять на эту тему, я решил что будет правильным изложить собственную точку зрения на эту проблему, которая кому-то также может показаться не убедительной. Но это и есть тот самый плюрализм мнений, за который мы так любим дзен.

Сразу оговорюсь, в данной статье не рассматривается и не обсуждается релятивистская теория пространственно-временного континуума представляющего собой четырёхмерную систему координат, зависящую от гравитационного поля и искривляемую этим полем. Все рассуждения ведутся строго в рамках Евклидова пространства и классической физики Ньютона. Согласно которым:

пространство это бесконечная протяжённость, вмещающая в себя всю материю;
время это равномерная длительность, в которой всё возникает и исчезает.

Какие же физические законы применимы к пространству и времени, и применимы ли вообще, если эти понятия не имеют материального воплощения? Категории пространства и времени в их повседневных проявлениях знакомы человечеству на протяжении всей истории его существования. Но дать однозначное определение, базирующееся на известных физических законах, пространству и времени современная наука не в состоянии. Более того, не ясно даже какая научная дисциплина должна заниматься изучением этих понятий – физика, астрономия, математика, философия? Или все вместе? Или такая наука еще не придумана? Или эти категории не изучаемы в принципе и поэтому находятся вне научной компетенции?

В современной философии принято связывать движение, пространство и время как некое универсальное трио, объясняющее все возможные формы существования материи. Вместе с тем этот список представляется достаточно условным и может быть легко расширен, например такими характеристиками материи, как энергия или масса. Действительно, чем движение, характеризующее перемещение материи в пространстве за определенный промежуток времени, лучше массы, характеризующей сосредоточение материи в определенном объёме пространства в конкретный момент времени. Более того А. Эйнштейн связал движение, массу и энергию в одной формуле (E = mv2), что по сути делает бессмысленным рассмотрение любой из этих характеристик в отрыве от других. На интуитивном уровне понятно, что материя не существует вне времени и пространства. В то же время, есть большие сомнения в том, что пространство и время с одной стороны и материя с другой стороны соразмерны и находятся в одном понятийном ряду. Главным критерием, по которому их можно достаточно уверенно разделить на разные группы является их связь с материальным миром. Если пространство и время могут рассматриваться как совершенно абстрактные понятия, не связанные ни с какими материальными объектами, то материя без таких свойств как движение, масса, энергия теряет всякий физический смысл. Другими словами пространство и время – не материальны и с этой точки зрения являются полными антиподами материи. Соответственно, пространство и время начисто лишены каких-либо физических свойств, например, таких как движение, энергия или масса. Следовательно, пространство и время с одной стороны, и физические характеристики материи с другой стороны не могут перечисляться в одном ряду как равнозначные понятия.

Насколько уникальны пространство и время в своих проявлениях и есть ли другие равноправные кандидаты на включение в эту понятийную группу?

С моей точки зрения, таким же набором свойств обладает ИНФОРМАЦИЯ. Если под информацией понимать абстрактные данные однозначно описывающие события в пространстве и времени. Человек получает информацию об окружающем мире через свои органы чувств, перерабатывает ее и формирует знания пригодные для восприятия другими людьми. Первичная информация поступает к человеку через зрение, слух, обоняние, осязание и вкус. Свет, звук, запах и прочие раздражители органов чувств человека выступают в этом случае материальными носителями информации, а сама информация не зависит от своего носителя и от того регистрирует её сторонний наблюдатель или нет. Исходя из этой информационной парадигмы не сложно понять, что носителей информации в окружающем нас материальном мире существует огромное количество, а сама информация заполняет весь окружающий нас мир. Наверняка нам не удастся сформировать полный список всех возможных типов носителей информации, так как их гораздо больше, чем органов чувств у человека, и без всяких сомнений их больше чем представляет и может регистрировать современная наука посредством самых точных измерительных приборов. Но такой список на самом деле нам и не нужен, достаточно понимания того, что информация возникает вокруг любого материального объекта, если он хоть как-то проявляет себя в реальном мире или, если угодно, хоть как-то взаимодействует с окружающей средой. В этом случае вокруг такого объекта обязательно образуется информационное поле (будем использовать этот термин за неимением другого, но при этом нужно иметь в виду, что поле в данном контексте имеет философский, а не физический смысл), которое напрямую связано со способом проявления объекта в материальном мире. Таким образом, можно констатировать, что информация в самой широкой своей трактовке является универсальным понятием материального мира, присущим всей материи в целом. Т.е. информация наравне с пространством и временем является внешней средой для существования материи. Следовательно, материя существует в пространстве, во времени и в информационном поле одновременно. Более того, на основании представленных рассуждений можно сделать следующий логический шаг – информация наряду с пространством и временем является обязательным атрибутом материи, без которого сам факт существования материи становится не доказуемым. Для подтверждения схожести свойств пространства, времени и информации проведём простой логический эксперимент. Если пространство и время могут рассматриваться вне материального мира как совершенно абстрактные понятия, то как поведёт себя в отрыве от материи информация? Сможет ли она сохраниться как абстрактная категория? Ведь в мире лишенном материи нет носителей информации, которые могли бы донести ее до любого абстрактного наблюдателя. Это может показаться парадоксальным, но, информация существует в таком, не материальном, мире довольно спокойно. Подтверждением тому служит наше знание об отсутствии в пустом пространстве и времени какой-либо материи. Такое знание является ни чем иным как чистой информацией, полученной нами в результате предположения о существовании пустого (абстрактного) пространства. Из проведенного мысленного эксперимента следую один очень важный вывод – информация связана с каждой точкой пространства и времени независимо от наличия материи в этой точке и фактически объединяет их (пространство и время) в тот самый знаменитый пространственно-временной континуум. Которому теперь можно дать простое физическое толкование – каждая точка пространства в каждый момент времени имеет уникальное (неповторяющееся) информационное поле.

Пространство, время и информация – это абстракции связанные друг с другом посредством материи и обладающие одинаковыми фундаментальными свойствами:

1) Пространство, время и информация – не материальны. Их нельзя материализовать ни в одном из известных современной науке состояний (частица, волна, поле).

2) Пространство, время и информация – бесконечны. Нет ни каких объективных доказательств конечности пространства, времени и информации.

3) Пространство, время и информация – параметричны. Пространство фиксирует местонахождение объектов материального мира. Время фиксирует изменения объектов материального мира. Информация фиксирует данные (в том числе и пространственно-временные) об объектах материального мира.

4) Пространство, время и информация – однородны. В любой точке пространства, времени и информационного поля они не меняют своих свойств.

Пространство, время и информация – всеобъемлющи. В рамках этих понятий существует весь материальный мир, как уже изученный нами, так и еще не познанный.

Пространство, время и информация по набору своих характеристик и по сути своей являются самостоятельными объектами мироздания, а не формой существования материи. Их не следует путать с такими понятиями как движение, энергия, масса и пр., которые описывают свойства материи в целом и отдельные объекты материального мира в частности. Т.е. пространство, время и информация первичны по отношению к материи и вне этих категорий материя не существует. Вот какое неожиданное подтверждение получило знаменитое евангельское утверждение – «В начале было слово»!

Источник