Основные свойства пространства и времени

В материалистической картине мира понятие пространства возникло на основе наблюдения и практического использования объектов, их объема и протяженности.

Понятие времени возникло на основе восприятия человеком смены событий, последовательной смены состояний предметов и круговорота различных процессов.

Естественнонаучные представления о пространстве и времени прошли длинный путь становления и развития. По современным представлениям пространство и время – формы существования материи, не существующие вне материи, эти атрибуты материи определяются ее связями и взаимодействиями. Современное понимание пространства и времени сформулировано в теории относительности А. Эйнштейна.

Всеобщими свойствами пространства и времени являются их объективность и независимость от человеческого сознания, абсолютность (проявление на всех структурных уровнях существования материи), неразрывная связь друг с другом и с движущейся материей.

Пространство и время обладают рядом специфических свойств, существование которых приводит к определенным физическим законам.

Свойства пространства

1 Однородность – все точки пространства обладают одинаковыми свойствами, нет выделенных точек пространства, параллельный перенос системы координат не изменяет законов природы. Однородность пространства приводит к закону сохранения импульса.

2 Изотропность – все направления в пространстве обладают одинаковыми свойствами, нет выделенных направлений; поворот системы координат на любой угол сохраняет неизменными законы природы. Изотропность пространства приводит к закону сохранения момента импульса.

3 Непрерывность – между двумя различными точками в пространстве, как бы близко они не находились, всегда есть третья.

4 Трехмерность – каждая точка пространства однозначно определяется набором трех действительных чисел (координат). П. Эренфест доказал теорему, согласно которой сила взаимодействия обратно пропорциональна расстоянию между массами или зарядами в степени (n–1), где n – размерность пространства. Поэтому для трехмерного пространства справедлив закон обратных квадратов.

5 Евклидовость – свойства пространства вблизи Земли описываются геометрией Евклида. Эйнштейн показал, что кривизна пространства обуславливается гравитирующей массой, геометрия реального пространства-времени всегда неевклидова.

Свойства времени

1. Однородность – любые явления, происходящие в одних и тех же условиях, но в разное время, протекают одинаково. Однородность времени приводит к закону сохранения энергии.

2. Непрерывность – между двумя различными моментами времени, как бы близко они не находились, всегда можно выделить третий.

3. Одномерностьвремени проявляется в линейной последовательности событий, генетически связанных между собой. Если для определения положения точки в пространстве необходимо задать три координаты (пространство трехмерно), то для определения времени достаточно одной.

4. Необратимость – однонаправленное изменение от прошлого к настоящему и от настоящего к будущему, но никогда наоборот. Необратимость времени обычно рассматривают как следствие второго закона термодинамики (закона возрастания энтропии и увеличения беспорядка в замкнутых системах).