Пространство и время в механической картине мира

Материальный мир существует в двух основных формах – пространстве и времени.

Пространство выражает протяженность и порядок расположения материальных объектов.

Время выражает последовательность протекания явлений и их длительность.

Представления о пространстве и времени всегда формировались практическими потребностями человеческого опыта. В древности, по-видимому, не существовало разделения наук, и знания того времени часто оказывались просто обобщением наблюдений. Явление считалось полностью изученным, если в нем удавалось выделить один или несколько существенных моментов.

Например, падение камня Аристотель считал естественным движением тела, стремлением к Земле, так как он выделял в этом явлении существенный момент, когда камень лежит на Земле. Камень стремится к своему естественному положению – к конечной цели явления.

Грекам казалось очевидным искать в процессе любого изменения неизменное – форму, сущность или цель, одним словом, идею явления.

Например, философы Элейской школы (Ксенофан, Зенон, Парменид) (VI-V вв. до н.э.) вообще объявили всякое изменение иллюзией. Парменид утверждал, что существует только то, что мыслимо и выразимо в словах, т.е. бытие. Следовательно, оно не возникло и не исчезнет, неизменно и непротиворечиво. Поэтому в мире царит неподвижность, законченность и совершенство. Согласно Зенону, мы наблюдаем не реальное движение тела, а ряд его положений в последовательных точках пространства.

Платон называл время движущимся образом вечности. Реально существуют только неизменные сущности или идеи. Они образуют логический порядок. В материальном мире им соответствуют вещи или явления, которые обречены на непрерывное изменение и движение. Они образуют физический порядок в пространстве и времени. Таким образом, пространство и время выражают только образ реальности. Идеал древнегреческой науки – это наука об идеях.

В Новое время была произведена систематизация физики по древнегреческому образцу. Наука отказалась от выделения существенных моментов в явлениях и стала принимать время за независимую переменную. Галилей ввел в механику количественный эксперимент и математическое описание явлений.

Процесс падения камня на землю можно было теперь описать уравнением где h – высота, h₀– начальная высота, g – ускорение, t – время.

Движение тела по-прежнему представлялось как ряд последовательных положений h, однако такое описание более точно соответствовало реальности изменения. Уменьшая промежуток Δt между двумя моментами времени t, можно было добиться желаемой непрерывности движения и проконтролировать ее на опыте.

Так как математически оказалось возможным описать только количественную сторону явлений, возникла двойственность в физической картине мира.

Декарт признавал как механический характер материального мира, так и свободную волю человека. Механическое движение относительно, оно имеет некую длительность, воспринимаемую нашим мышлением. Мышление свободно и осуществляется в истинном времени, которое связано с абсолютной реальностью и потому абсолютно.

Материальный мир Декарта представал в виде протяженности, наделенной геометрическими свойствами, и длительности. Для описания движения Декарт ввел координатную систему трех пространственных переменных x, y, z и независимой временной t. Эта система математически обосновала физическое пространство и время.

Система мира Ньютона опирается на открытый им закон всемирного тяготения, универсальный для всего материального мира. Чтобы теоретически описать его структуру и возможное развитие, Ньютон ввел понятие абсолютного пространства и абсолютного времени.

Абсолютное пространство существует независимо от времени, остается всегда одинаковым и неподвижным. Его наполняют материальные объекты.

Абсолютное время (математическое) само по себе течет равномерно.

Относительное пространство и время – кажущиеся понятия, определяемые нашими чувствами в обыденной жизни.

Таким образом, в науке укрепилась методология, позволяющая рассматривать только определенный тип материальных систем. Таких, которые можно представить в виде механической системы, подчиняющейся уравнениям движения классической механики.

Лейбниц считал концепцию абсолютного пространства и времени неправильной, так как понимал пространство как порядок сосуществования элементов; время – как порядок последовательностей; следовательно, пространство и время связаны с самими вещами. Однако идеи Лейбница не годились для математического обоснования законов движения.

Итак, в механической картине мира:

Пространство – бесконечно, описывается геометрией Евклида, абсолютно пустое, однородное и изотропное, независимое от материальных объектов.

Время – абсолютно однородное, равномерно текущее, независимое от материальных объектов.