Пространство и время

Все процессы и события - исторические, геологические, физические, химические, биологические, социальные - протекают в пространстве и времени. Материя не существует вне пространства и вне времени.

Без пространственных представлений невозможны ориентация и любой вид деятельности. Развитие техники и архитектуры, воплощение инженерной мысли идут через их пространственное представление - чертеж. Пространство изучает специальный раздел математики - геометрия. С понятием пространства связаны наши представления о протяженности объектов. Его мы ощущаем как непрерывную совокупность точек - континуум (лат. continuum - непрерывное). Пространство трехмерно. Трехмерная система координат и связанная с ней система отсчета была введена французским математиком, физиком и философом Р. Декартом (1596-1650), которому, кроме того, современная наука обязана представлением о переменной величине и функции, формулировкой закона сохранения количества движения. Свойства пространства во всех направлениях одинаковы, оно изотропно. При параллельном переносе в пространстве замкнутой системы тел ее физические свойства и законы движения не зависят от выбора начала координат системы отсчета, пространство однородно.

Пространство трехмерно, однородно и изотропно.

Эта взаимосвязь отражается в математических выражениях фундаментальных законов природы - всемирного тяготения, взаимодействия электрических зарядов и токов:

F ~ (m₁ m₂)/ r² , F ~ (q₁q₂)/ r², F ~ I₁ I₂/ r².

Всё их отличие лишь в том, что в одном случае в формуле стоят обозначения масс взаимодействующих тел, а в другом - электрических зарядов или токов.

То, что характеризует длительность событий, называют временем. Время не изучает никакая специальная наука, оно всего лишь один из объектов изучения физики. Его невозможно увидеть, но мы его чувствуем по ритмам природы (смена времен года, дня и ночи), связанным с движением небесных тел в пространстве, по своим собственным ритмам (ритмы в работе наших органов - сердца, мозга, отдельной клетки), созвучным природным. Если пространство можно обозревать полностью и любоваться им по частям, то время мы ощущаем отдельными мгновениями. Если в пространстве мы можем перемещаться в разных направлениях, то во времени это сделать невозможно - мы не можем совершить путешествие в будущее или прошлое и вернуться обратно в настоящий момент (если только не пофантазировать, не обратиться к историческому трактату, кинофильму, литературному произведению).

Время однородно, однонаправленно и необратимо.

Его однонаправленность и необратимость наглядно иллюстрируются ходом культурно-исторического развития цивилизации. Еще античные мыслители пытались связать время и движение (знаменитые апории Зенона), время и изменение мира. Гераклит считал, что время изменяется по прямой. Аристотель, наблюдая периодичность процессов природы, считал, что время течет по окружности. Архимед в своих «трактатах о спирали» предполагал, что время изменяется по спирали. Однако природа времени до сих пор остается нераскрытой.

Пространство, время, заряд и взаимодействие не существуют отдельно друг от друга. Это взаимосвязанные свойства материи.

Вся история естествознания - это история исследования фундаментальных свойств материи на разных уровнях ее организации. В процессе своего развития наука строит и обосновывает системы знаний о строении материи, о пространстве и времени. Кардинальное изменение взглядов на эти свойства лежит в основе всех известных научных революций.