ПІВНІЧНО-ЗАХІДНА АКАДЕМІЯ

ДЕРЖАВНОЇ СЛУЖБИ

КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЇ МАТЕМАТИКИ І

ІНФОРМАЦІЙНИХ ПРОЦЕСІВ УПРАВЛІННЯ

Реферат < p> на тему:

Виконала:

Кочина

Аліна Валеріївна

ГіМУ 13з

Перевірив:

Санкт-Петербург

2000

План.

1. Введення.
2. Розвиток просторово-часових уявлень в класичній механіці.

3. Простір і час в теорії відносності А. Ейнштейна.

4. Єдність і різноманіття властивостей простору і часу.

5. Висновок.

6. Література.

Введення.

Найважливішим завданням сучасного природознавства є створенняприродничо-наукової картини світу. У процесі її створення виникає питання пропоходження і зміну різних матеріальних продуктів і явищ, про їхкількісних, якісних характеристиках. Фізичні, хімічні таінші величини безпосередньо пов'язані зі зміною довжин і тривалість,тобто просторово-часових характеристик об'єктів. Виділення і фіксаціяв часі частини простору дає стан об'єкта. Упорядкованапослідовність станів об'єкта складає процес його розвитку
(життя, існування) у часі. Філософія визначає простір ічас як загальні форми існування матерії. Простір і час неіснують поза матерії і незалежно від неї. Для їх опису вприродознавстві історично формувалися різні уявлення пропросторі та часі.
Сучасне розуміння властивостей простору-часу виходить із знаменитихвідкриттів найвидатніших фізиків Джеймса Кларка Максвела (1831-1879) і Альберта
Ейнштейна (1879-1955).

Розвиток просторово-часових уявлень в класичній механіці.

У матеріалістичної картині світу поняття простору виникло наоснові спостереження та практичного використання об'єктів, їх обсягів іпротяжності.

Поняття часу виникла на основі сприйняття людиною зміни подій,наданої зміни станів предметів і кругообігу різнихпроцесів.

Природничонаукові уявлення про простір і час пройшлидовгий шлях становлення і розвитку. Найперші з них виникли зочевидного існування в природі і в першу чергу в макросвіті твердихфізичних тіл, що займають певний об'єм. Тут основними булиповсякденні уявлення про простір і час як про якихось зовнішніхумовах буття, до яких поміщена матерія і які збереглися б, якщоб навіть матерія зникла. Такий погляд дозволив сформулювати концепціюабсолютного простору і часу, що отримала свою найбільш виразнуформулювання в роботі І. Ньютона "Математичні начала натуральноїфілософії ". Ця праця більш ніж на два століття визначив розвиток усієїприродничо-наукової картини світу. У ньому були сформульовані основні законируху і дано визначення простору, часу, місця і руху.

Розкриваючи суть простору і часу, Ньютон пропонує розрізнятидва види понять: абсолютні (справжні, матеріалістичні) і відносні
(що здаються, повсякденні) і дає їм наступну типологічних характеристику:
- абсолютна, щире, матеріалістичний час саме по собі і своїй суті, без жодного відношення до будь-чого зовнішнього, протікає рівномірно й інакше називається тривалістю.
- відносний , що здається, або повсякденне, час є або точна, або мінлива, осягається почуттями зовнішня міра тривалості, що вживається в повсякденному житті замість істинного математичного часу, як то: годину, день, місяць, рік ...

Абсолютне простір по своїй суті, безвідносно до будь-чогоне було зовнішнього, залишається завжди однаковим і нерухомим.

Відносне простір є міра або будь-яка обмеженарухома частина, яка визначається нашими почуттями за положенням йогощодо деяких тіл і яке у повсякденному житті приймається запростір нерухоме.

Час і простір складають як би вмістища самих себе і всьогоіснуючого.

При такому розумінні абсолютний простір і час представлялисясамодостатнім деякими елементами буття, що існують поза і незалежновід будь-яких матеріальних процесів, як універсальні умови, в якіпоміщена матерія.

Цей погляд близький до субстанціональної розуміння простору ічасу, хоча у Ньютона вони і не є справжніми субстанціями, якматерія. Вони володіють лише однією ознакою субстанції - абсолютноїсамостійністю існування і незалежністю від будь-яких конкретнихпроцесів. Але вони не мають інших важливих якістю субстанції --здатністю породжувати різні тіла, зберігатися в їх основі при всіхзміни тел. Таку здатність Ньютон визнавав лише за матерією,яка розглядалася як сукупність атомів. Правда, матерія - тежвторинна субстанція після Бога, який створив світ, простір і часі привів їх в рух. Бог, будучи істотою непространственним іпозачасовим, не підвладний часу, в якому все мінливе і минуще. Вінвічний у своєму нескінченному досконало і всемогутності і є справжньоюсутністю всякого буття. До нього не може бути застосована категорія часу, Богіснує у вічності, яка є атрибутом Бога. Щоб повнішереалізувати свою нескінченну мудрість і могутність, він створив світ знічого, творить матерію, а разом з нею простір і час як умовибуття матерії. Але коли-небудь світ повністю здійснить закладений в ньомупри творінні божественний план розвитку і його існування припинитися, аразом зі світом зникнуть простір і час. І знову буде тільки вічністьяк атрибут Бога і його нескінченна скрізь сутність. Подібні поглядивиражалися в загальному вигляді ще Платоном, Аврелієм Августином, Фомою Аквінськимта їх послідовниками. Ньютон також розділяв ці погляди.

У цих поглядах, навіть з теологічної точки зору, міститиглибокі суперечності. Адже одноразовий акт творення світу і приреченістьйого на прийдешню загибель не відповідає безкінечного могутності,досконалості і мудрості Бога. Цим божественним атрибутів більшевідповідало б нескінченну безліч актів творіння самих різнихсвітів, які послідовно змінюють один одного в просторі й часі. Укожному з них реалізовувалася б певна ідея, дана цього світу
Богом, а всі безліч цих ідей створювало б нескінченний простір ічас. Подібні ідей, висловлені в загальному вигляді ще олександрійським теологом
Орігеном (III ст. Н.е.) і оголошені незабаром єрессю, в Новий часрозвивалися в філософії Лейбніца, який висунув ідею про встановленоюгармонії у кожному з потенційно можливих світів. Лейбніц розглядавпростір як порядок існування тіл, а час - як порядок відносиниі послідовність подій. Це розуміння склало сутність реляційноїконцепції простору і часу, яка протистояла їх розуміння якабсолютних і не залежать ні від чого реальностей, підвладних тільки Богу.

Є концепції (Берклі, Мах, Авенаріус тощо), які ставлятьпростір і час у залежність від людської свідомості, виводячи їх зздатності людини переживати і впорядковувати події, розташовувати їходно після іншого. Так, Кант розглядав простір і час якапріорні (додосвідні) форми чуттєвого споглядання, вічні категоріїсвідомості, аргументуючи це посиланням на стабільність геометрії Евкліда упротягом двох тисячоліть.

Проблема простору і часу була тісно пов'язана з концепціямиблізкодействія і дальнодії. Дальнодействующіх мислилося як миттєвепоширення гравітаційних і електричних сил через порожній абсолютнапростір, в якому сили знаходять свою кінцеву мету завдякибожественного проведення. Концепція ж блізкодействія (Декарт, Гюйгенс,
Френель, Фарадей) була пов'язана з розумінням простору як протяжностіречовини і ефіру, у якому світло поширюється з кінцевою швидкістю ввигляді хвиль. Це призвело в подальшому до поняття поля, від точки до точкиякого і передавалося взаємодія.

Саме це розуміння взаємодії і простору, розвивалося врамках класичної фізики, була успадкована та розвинуте далі в XX столітті,після краху гіпотези ефіру, в рамках теорії відносності та квантовоїмеханіки. Простір і час знову стали розумітися як атрибути матерії,визначаються її зв'язками і взаємодіями.

Сучасне розуміння простору і часу було сформульовано втеорії відносності А. Ейнштейна, по-новому інтерпретованоїреляційну концепцію простору і часу і дала їй природничообгрунтування.

Простір і час в теорії відносності А.

Ейнштейна.

Спеціальна теорія відносності, створена в 1905 р. А. Ейнштейном,стала результатом узагальнення і синтезу класичної механіки Галілея -
Ньютона і електродинаміки Максвелла - Лоренца. "Вона описує закони всіхфізичних процесів при швидкостях руху, близьких до швидкості світла, алебез урахування поля тяжіння. При зменшенні швидкостей руху вона зводиться докласичної механіки, яка, таким чином, виявляється її приватнимвипадком ". [1]

Вихідним пунктом цієї теорії став принцип відносності. Класичнийпринцип відносності був сформульований ще Г. Галілеєм: "Якщо законимеханіки справедливі в одній системі координат, то вони справедливі і вбудь-якій іншій системі, що рухається прямолінійно і рівномірно щодоперший ". [2] Такі системи називаються інерційних, оскільки рух вних підпорядковується закону інерції: "Всяке тіло зберігає стан спокою аборівномірного прямолінійного руху, якщо тільки воно не змушений змінитийого під впливом рухомих сил ". [3]

З принципу відносності випливає, що між спокоєм і рухом --якщо воно рівномірно і прямолінійно - немає ніякої принципової різниці.
Різниця тільки в точці зору.

Таким чином, слово "щодо" в назві принципу Галілея неприховує в собі нічого особливого. Воно не має ніякого іншого змісту,крім того, який ми вкладаємо в рух про те, що рух або спокій
- Завжди рух або спокій щодо чогось, що служить нам системоювідліку. Це, звичайно, не означає, що між спокоєм і рівномірнимрухом немає ніякої різниці. Але поняття спокою і руху набуваютьсенс лише тоді, коли вказана точка відліку.

Якщо класичний принцип відносності стверджував інваріантністьзаконів механіки в усіх інерційних системах відліку, то у спеціальнійтеорії відносності цей принцип був поширений також на закониелектродинаміки, а загальна теорія відносності стверджувала інваріантністьзаконів природи в будь-яких системах відліку, як інерційних, так інеінерційній. Неінерційній називаються системи відліку, що рухаються зуповільненням або прискоренням.

У відповідності зі спеціальною теорією відносності, якаоб'єднує простір і час в єдиний чотиривимірний просторово -часовий континуум, просторово-часові властивості тіл залежать відшвидкості їх руху. Просторові розміри скорочуються в напрямкуруху при наближенні швидкості тіл до швидкості світла у вакуумі (300 000км/с), тимчасові процеси сповільнюються в бистродвіжущихся системах, масатіла збільшується.

Перебуваючи в супутньої системі відліку, тобто рухаючись паралельноі на однаковій відстані від вимірюваної системи, не можна помітити ціефекти, які називаються релятивістськими, тому що всі використовувані привимірах просторові масштаби і частини будуть мінятися точно таким жечином. Згідно з принципом відносності, всі процеси в інерційнихсистемах відліку протікають однаково. Але якщо система єнеінерційній, то релятивістські ефекти можна помітити і змінити. Так,якщо уявний релятивістський корабель типу фотонній ракети відправиться додалеких зірок, то після повернення його на Землю часу в системікорабля пройде істотно менше, ніж на Землі, і ця різниця буде тимбільше, чим далі здійснюється політ, а швидкість корабля буде ближче дошвидкості світла. Різниця може вимірюватися навіть сотнями і тисячами років, ввнаслідок чого екіпаж корабля відразу перенесеться у близьке чи віддаленемайбутнє, минаючи проміжне час, оскільки ракета разом з екіпажемвипала з ходу розвитку на Землі.

Подібні процеси уповільнення ходу часу в залежності від швидкостіруху реально реєструються зараз у вимірах довжини пробігу мезонів,що виникають при зіткненні частинок первинного космічного випромінювання зядрами атомів на Землі. Мезони існують протягом 10-6 - 10-15 с (уЗалежно від типу частинок) і після свого виникнення розпадаються наневеликій відстані від місця народження. Все це може бути зареєстровановимірювальними пристроями по слідах пробігів частинок. Але якщо мезонрухається зі швидкістю, близькою до швидкості світла, то тимчасові процеси вньому сповільнюються, період розпаду збільшується (в тисячі і десятки тисячразів), і відповідно зростає довжина пробігу від народження до розпаду.

Отже, спеціальна теорія відносності базується на розширеномупринципі відносності Галілея. Крім того, вона використовує ще одне новестан: швидкість поширення світла (в порожнечі) однакова для всіхінерційних системах відліку.

Але чому так важлива ця швидкість, що судження про неї прирівнюється зазначенням до принципу відносності? Справа в тому, що ми тут стикаємосяз другої універсальної фізичної константою. Швидкість світла - це самабільша з усіх швидкостей в природі, гранична швидкість фізичнихвзаємодій. Рух світла принципово відрізняється від руху всіхінших тіл, швидкість яких менше швидкості світла. Швидкість цих тілзавжди складається з іншими швидкостями. У цьому сенсі швидкостівідносні: їх величина залежить від точки зору. А швидкість світла нескладається з іншими швидкостями, вона абсолютна, завжди одна й та сама, і,говорячи про неї, нам не потрібно вказувати систему відліку.

Абсолютність швидкості світла не суперечить принципу відносності іповністю сумісна з ним. Сталість цієї швидкості - закон природи, атому - саме у відповідності з принципом відносності - він справедливийв усіх інерційних системах відліку.

Швидкість світла - це верхня межа для швидкості переміщення будь-яких телв природи, для швидкості розповсюдження будь-яких хвиль, будь-яких сигналів. Вонамаксимальна - це абсолютний рекорд швидкості.

"Для всіх фізичних процесів швидкість світла має властивістьнескінченної швидкості. Для того щоб повідомить тілу швидкість, яка дорівнює швидкостісвітла, потрібно нескінченну кількість енергії, і саме тому фізичнонеможливо, щоб якесь тіло досягло цієї швидкості. Цей результатбуло підтверджено вимірами, які проводилися над електронами.
Кінетична енергія точкового маси зростає швидше, ніж квадрат їїшвидкості, і стає нескінченною для швидкості, яка дорівнює швидкості світла "[4].
Тому часто кажуть, що швидкість світла - гранична швидкість передачіінформації. І гранична швидкість будь-яких фізичних взаємодій, та йвзагалі всіх мислимих взаємодій у світі.

З швидкість світла тісно пов'язане рішення проблеми одночасності,яка теж виявляється відносною, тобто залежить від точки зору.
У класичній механіці, яка вважала час абсолютним, абсолютноїє і одночасність.

У загальній теорії відносності було розкрито нові сторони залежностіпросторово-часових відносин від матеріальних процесів. Ця теоріяпідвела фізичні основи під неевклидова геометрії і зв'язала кривизнупростору і відступ його від метрики евклідової з дієюгравітаційних полів, що створюються масами тел. Загальна теорія відносностівиходить з принципу еквівалентності інерційної і гравітаційної мас,кількісне рівність яких давно було встановлено в класичнійфізики. Кінематичні ефекти, що виникають під дією гравітаційнихсил, еквівалентні ефектів, що виникають під дією прискорення. Так, якщоракета злітає з прискоренням 2g, то екіпаж ракети буде почувати себетак, як ніби він знаходиться у подвоєному поле тяжіння Землі. Саме наоснові принципу еквівалентності мас був узагальнений принцип відносності,затверджує в загальній теорії відносності інваріантність законів природив будь-яких системах відліку, як інерційних,так і неінерційній.

Як можна уявити собі викривлення простору, про який говоритьзагальна теорія відносності? Уявімо собі дуже тонкий лист гуми, ібудемо вважати, що це - модель простору. Розташуємо на цьому аркушівеликі і маленькі кульки - моделі зірок. Ці кульки будуть прогинати листгуми тим більше, чим більше маса кульки. Це наочно демонструєзалежність кривизни простору від маси тіла і показує також, щозвична нам евклідового геометрія в даному випадку не діє (працюютьгеометрії Лобачевського і Рімана).

Теорія відносності встановила не тільки викривлення просторупід дією полів тяжіння, а й уповільнення ходу часу в сильнихгравітаційних полях. Навіть тяжіння Сонця - досить невеликий зіркиза космічними мірками - впливає на темп протікання часу, сповільнюючи йогопоблизу себе. Тому якщо ми пошлемо радіосигнал в якусь точку, шлях доякої проходить поруч із Сонцем, подорож радіосигналу займе в такомувипадку більше часу, ніж тоді, коли на шляху цього сигналу нічого немає.
Уповільнення поблизу Сонця становить близько 0,0002 с.

Одне з найбільш фантастичних прогнозів загальної теорії відносності
- Повна зупинка часу в дуже сильному полі тяжіння. Уповільненнячасу тим більше, чим сильніше тяжіння. Уповільнення часу виявляється вгравітаційному червоному зміщенні світла: чим сильніше тяжіння, тим більшезбільшується довжина хвилі і зменшується його частота. За певнихумовах довжина хвилі може прямуватиме до нескінченності, а її частота - донулю.

Зі світлом, що випускаються Сонцем, це могло б статися, якби нашасвітило раптом стислося і перетворилося на куля з радіусом в 3 км або менше
(радіус Сонця дорівнює 700 000 км). З-за такого стискання сила тяжіння наповерхні, звідки і виходить світло, зростає на стільки, щогравітаційний червоний зсув виявиться дійсно нескінченним.

З нашим Сонцем цього ніколи насправді не відбудеться. Але іншізірки, маси яких в три і більше разів перевищують масу Сонця, в кінцісвого життя і дійсно відчувають, швидше за все, швидкекатастрофічне стиснення під дією свого власного тяжіння. Цеприведе їх до стану чорної діри. Чорна діра - це фізичне тіло,що створює настільки сильне тяжіння, що червоне зміщення для світла,випускається поблизу нього, може звернутися в нескінченність.

Фізики та астрономи абсолютно впевнені, що чорні діри існують уприроді, хоча до сих пір їх виявити не вдалося. Труднощіастрономічних пошуків пов'язані з самою природою цих незвичайних об'єктів.
Адже нескінченне червоний зсув, через якого звертається в нульчастота приймається світла, робить їх просто невидимими. Вони не світять, ітому в повному розумінні цього слова є чорними. Лише за низкою непрямихознак можна сподіватися помітити чорну дірку, наприклад, у системі подвійноїзірки, де її партнером була б звичайна зірка. Зі спостережень рухувидимої зірки в загальному полі тяжіння такої пари можна було б оцінитимасу невидимої зірки, і якщо ця величина перевищить масу Сонця в три ібільше разів, можна буде стверджувати, що ми знайшли чорну діру.

Зараз є кілька добре вивчених подвійних систем, в якихмаса невидимого партнера оцінюється в 5 або навіть 8 мас Сонця. Швидшеза все, це і є чорні дірки, але астрономи до уточнення цих оціноквважають за краще називати ці об'єкти кандидатами в чорні дірки.

Гравітаційне уповільнення часу, мірою і свідченням якогослужить червоний зсув, дуже значно поблизу нейтронної зірки, апоблизу чорної діри, у її гравітаційного радіуса, воно настільки велике, щочас там як би завмирає.

Для тіла, що попадає в поле тяжіння чорної дірки, утвореноїмасою, яка дорівнює 3 мас Сонця, падіння з відстані 1 млн. км догравітаційного радіуса займає лише близько години. Але по годинах, якіпокояться далеко від чорної діри, вільне падіння тіла в її поле розтягнетьсяв часі до безкінечності. Чим ближче падаюче тіло до гравітаційногорадіусу, тим більш повільним буде представлятися цей політ віддаленоюспостерігачеві. Тіло, що спостерігається здалеку, буде нескінченно довгонаближатися до гравітаційного радіусу і ніколи не досягає його. У цьомупроявляється уповільнення часу поблизу чорної діри. Таким чином, матеріявпливає на властивості простору і часу.

Уявлення про простір і час, формулюються в теоріївідносності Ейнштейна, на сьогоднішній день є найбільшпослідовними. Але вони є Макроскопічно, тому що спираються надосвід дослідження макроскопічних об'єктів, великих відстаней і великихпроміжків часу. При побудові теорій, що описують явища мікросвіту,ця класична геометрична картина, що припускає безперервністьпростору і часу (просторово-часовий континуум), булаперенесена на нову область без будь-яких змін. Експериментальнихданих, що суперечать застосування теорії відносності у мікросвіті, покинемає. Але сам розвиток квантових теорій, можливо, вимагатиме переглядууявлень про фізичний простір і час. Розроблена теоріясуперструн, яка представляє елементарні частинки в якостігармонійних коливань цих струн і пов'язує фізику з геометрією, виходитьз багатомірності простору. А це означає, що ми на новому етапірозвитку науки, на новому рівні пізнання повертаємося до передрікань А.
Ейнштейна 1930 р.: "Ми приходимо до дивного висновку: зараз нам починаєздаватися, що первинну роль відіграє простір, матерія ж повинна бутиотримана з простору, так би мовити, на наступному етапі. Ми завждирозглядали матерію первинною, а простір вторинним. Простір,образно кажучи, бере зараз реванш і "з'їдає" матерію "[5]. Можливо,існує квант простору, фундаментальна довжина L. Увівши це поняття,ми можемо уникнути багатьох труднощів сучасних квантових теорій. Якщо їїіснування підтвердиться, то L стане третім (крім постійної Планка ішвидкості світла у порожнечі) фундаментальної постійної у фізиці. Зіснування кванта простору також слід існування квантачасу (рівного L/c), що обмежує точність визначення тимчасовихінтервалів.

Єдність і різноманіття властивостей простору і часу.

Оскільки простір і час невіддільні від матерії, правильніше булоб говорити про просторово-часових властивостях і відносинахматеріальних систем. Але при пізнанні простору і часу вчені частоабстрагуються від їх матеріального змісту, розглядаючи їх яксамостійні форми буття. Зазвичай виділяють загальні і специфічнівластивості простору і часу, а також досліджують особливості просторуі часу у мікросвіті і мегасвіті. До загальних відносяться такіпросторово-часові характеристики, які і нерозривно пов'язані зіншими її атрибутами. Специфічні, або локальні, властивості виявляютьсялише на певних структурних рівнях, притаманні тільки деяким класамматеріальних систем.

З загальних властивостей простору і часу слід, перш за все,відзначити:
1. Їх об'єктивність і незалежність від людської свідомості і свідомості всіх інших розумних істот у світі (якщо такі є).
2. Їх абсолютність - вони є універсальними формами буття матерії, що проявляються на всіх структурних рівнях її існування.
3. Нерозривний зв'язок один з одним і з рухомої матерією.
4. Єдність переривчастості і безперервності в їх структурі - наявність окремих тіл, фіксованих в просторі при відсутності будь-яких "розривів" у самому просторі.
5. Кількісну та якісну нескінченність, невід'ємну від структурної нескінченності матерії - неможливість знайти місце, де були відсутні б простір і час, а так само невичерпність їх властивостей.

Скрізь, де є будь-яка взаємодія і рух матерії,співіснування та зв'язок її елементів, обов'язково наявний простірі час; всюди, де є збереження матерії, тривалість її буття іпослідовність зміни станів, буде і час, що включає в своєзміст всі ці процеси.

У літературі не раз висловлювалася точка зору, що після розвиткутеорії відносності простір і час вже не можна розглядати якрізні атрибути матерії, а їх потрібно об'єднати в понятті чотиривимірногоконтинууму і розглядати як одну форму буття матерії - простір -час. Безумовно, зв'язок між ними нерозривна і реалізується в русіматерії. Усяке зміна просторових властивостей буде зміною учасу, і навпаки. Але все ж простір і час, поряд із загальнимихарактеристиками, мають такі загальні і специфічні властивості, яківідносяться тільки до простору або тільки до часу, що дозволяєрозглядати їх як різні атрибути матерії.

До загальних властивостей простору відносяться:
1. Протяжність - рядоположенность, існування та зв'язок різних елементів (крапок, відрізків, обсягів та ін), можливість додавання до кожного даного елементу деякого наступного елемента або можливість зменшення числа елементів. Протяжність тісно пов'язана зі структурністю матеріальних об'єктів, обумовлена взаємодією між складовими тіла елементів матерії. Непротяжних об'єкти не мали б структурою, внутрішніми зв'язками і здібностями до змін, з них не могли б утворюватися ніякі системи.
2. Зв'язність і безперервність - виявляються в характері переміщення тіл від точки до точки, в поширенні впливів через різні матеріальні поля у вигляді блізкодействія в передачі матерії та енергії. Зв'язність означає відсутність будь-яких "розривів" в просторі і порушень у поширенні впливів у полях. Разом з тим простору властива відносна переривчастість, що виявляється в роздільне існування матеріальних об'єктів і систем.
3. Тривимірність - загальна властивість простору, що виявляються на всіх відомих структурних рівнях, органічно пов'язане з структурністю систем та їх рухом. Всі матеріальні процеси та взаємодії реалізуються в просторі трьох вимірів (довжина, ширина, висота). У одновимірному або двовимірному просторі (лінія, площина) не могли б відбуватися взаємодії часток і полів. Три вимірювання є тим необхідним і достатнім мінімумом, у рамках якого можуть здійснюватися всі типи взаємодій матеріальних об'єктів.
4. Простору на всіх відомих структурних рівнях матерії властива єдність метричних та топологічних властивостей. Метричні властивості виявляються в протяжності і характер зв'язку елементів тел. Метрика може бути різною - евклідової і неевклідової, причому можливо багато різновидів неевклідових просторів з різними значеннями кривизни.
Топологічні властивості характеризують зв'язність, тривимірність, безперервність, неоднорідність, безмежність простору, його єдність з часом і рухом.

Загальні властивості часу:
1. Тривалість - виступає як послідовність змінюють один одного моментів або станів, виникнення за кожним даними інтервалом часу наступних. Загальна тривалість припускає можливість додавання до кожного даного моменту часу іншого, а також можливість поділу будь-якого відрізку часу на менші інтервали. Загальна тривалість обумовлена збереженням матерії і її атрибутів, єдністю стійкості і мінливості у світі. Ніякої процес в природі не може відбуватися відразу, миттєво, він обов'язково триває в часі, що обумовлено кінцевою швидкістю поширення взаємодій і зміни станів. Аналогічно протяжності простору тривалість ставитися до метричних властивостей.
2. Загальна тривалість буття об'єктів в часі виступає як єдність перериваної і безперервного. Зберігання матерії і безперервна послідовність її змін, блізкодействіе в причинних відносинах визначають і загальну безперервність часу, яка виявляється в безперервному перехід попередніх станів в наступні. Перш ніж відбудеться будь-яке явище в майбутньому, мають здійснитися всі попередні йому зміни, які його викликають. Але час як форма буття матерії складається з безлічі послідовностей і тривалостей існування конкретних об'єктів, кожен з яких існує кінцевий період. Тому час характеризується переривчастість буття конкретних якісних станів. Але ця переривчастість відносна, тому що між усіма що змінюють один одного якостями є внутрішній зв'язок і безперервний перехід.
3. Загальним властивістю часу є незворотність, що означає однонаправлений зміна від минулого до майбутнього. Минуле породжує сьогодення і майбутнє, переходить в них. До минулого відносяться всі ті події, які вже здійснилися і перетворилися в наступні. Майбутні події - це ті, які виникають із справжніх і безпосередньо передують ним подій. Справжнє охоплює всі ті об'єкти, системи та процеси, які реально існують і здатні до взаємин між собою. Взаємодія можливо лише при одночасному співіснуванні об'єктів.

Для об'єктивно існуючих систем даний час охоплює той інтервал, протягом якого вони фізично можуть взаємодіяти між собою шляхом обміну матерією та енергією. Якби швидкість поширення впливів була нескінченною, то це справжнє являло б собою як завгодно малий мить, що дає миттєве перетин всіх подій під
Всесвіту - справжніх, минулих і майбутніх. Але швидкість поширення впливів завжди скінченна і не перевищує швидкості світла у вакуумі.
Дія завжди відбувається тільки в одному напрямку: від минулого до теперішнього і від нього до майбутнього, але ніколи навпаки.

Незворотність часу, нееквівалентності минулого і майбутнього дедалі більшою мірою усвідомлюються різними науками. Раніше вважалося, що всі фізичні закони інваріантні щодо заміни знаку часу, оскільки час в рівняннях квантової і класичної механіки береться в квадраті. Це наводило на думку, що всі фізичні процеси можуть відбуватися однаково як у прямому, так і в зворотному напрямку. Але за останні роки були відкриті процеси, що демонструють незворотність змін у мікросвіті: розпади нестійкість часток (нейтронів, мезонів) з випромінюванням нейтрино. Встановлено, що, і протони можуть розпадатися за період часу близько 1031 років.
4. Одночасність часу виявляється і в лінійній, генетично пов'язаної між собою, системи вимірів. Якщо для визначення положення тіла в просторі необхідно задати три координати, то для визначення часу достатньо однієї. Якби час мало не одне, а два, три і більше вимірів, то це означало б, що паралельно нашого світу існують аналогічні і ніяк не пов'язані з ним світи - двійники, в яких ті ж самі події розгорталися б в однаковій послідовності.

Розглянемо тепер специфічні і локальні просторово - часовівластивості систем. До просторових властивостей відносяться:
1. Контрольні просторові форми тіл, їх положення в просторі по відношенню один до одного, швидкість просторового переміщення, розміри тел.
2. Наявність у них внутрішньої симетрії або асиметрії. Різні види симетрії властиві як макросвіту, так і мікросвіту, є фундаментальним властивістю неживої природи. Живому речовині властива просторової асиметрії, який має молекула живої речовини.
3. Ізотропності і неоднорідність простору. Ізотропності означає відсутність виділених напрямків (верху, низу і інших), незалежність властивостей тіл, що рухаються по інерції, від напрямку їх руху. Повна ізотропності властива лише вакууму, а в структурі речових тел виявляється анізотропія в розподілі сил зв'язку. Вони розщеплюються в одних напрямках краще, ніж в інших. Точно також повна однорідність властива лише абстрактного евклідному простору і є ідеалізацією. Реальне простір матеріальних систем неоднорідний, розрізняється метрикою і значеннями в залежності від розподілу тяжіють мас.

По відношенню до часу специфічними є такі властивості:
1. Конкретна тривалість існування матеріальних систем від їх виникнення до розпаду, ритми процесів у них, співвідношення між циклами змін.
2. Зкорости протікання процесів, темпи розвитку і співвідношення між ними на різних етапах еволюції. Зі збільшенням швидкості руху тіл і в потужних полях тяжіння відбувається відносне уповільнення усіх процесів в тілах, їх власний час як би скорочується по відношенню до часу зовнішніх систем. Кінцівка швидкості поширення взаємодій обумовлює відносність одночасності в різних системах.
Події, одночасні в одній системі, можуть бути не одночасно по відношенню до іншої системи, що рухається відносно першого. Все це призводить до того, що у Всесвіті відсутня єдина час, як і одна єдиний простір.

Деякі автори в якості самостійних виділяють: біологічну ісоціальний простір і час, індивідуальне, психологічне,художнє історичне і т.д. Підстави для цього є.

У біологічних системах є специфічні просторово - часовівластивості: асиметрія розташування атомів в молекулах білка і нуклеїновихкислот, власні тимчасові ритми і темпи зміни внутріорганізменних інадорганізменних біосистем, взаємозв'язок і синхронізація ритмів один зодним, а також з обертанням Землі навколо осі і зміною пір року.

Так само і в суспільстві є специфічні просторові відносини міжйого елементами, власні ритми і темпи зміни в різних сферахсуспільного життя, виявляється прискорення темпів розвитку з прогресомнауки і техніки.

Але в усіх цих та інших системах проявляються вказані вище загальнівластивості простору і часу і більшість їхніх спільних властивостей.

Висновок.

Теорія відносності показала єдність простору і часу,що виражається в спільному зміну їх характеристик в залежності відконцентрації мас та їх руху. Час і простір пересталирозглядатися незалежно один від одного і виникло уявлення пропросторово-часовому чотиривимірному континуумі.

Спрямованість часу, пов'язана з еволюцією систем, у фізичнихкартинах світу випливає з другого початку термодинаміки. Спрямованістьчасу, що визначає принцип причинності, відрізняє тимчасові координати відпросторових, причому для одночасних подій немає симетрії між
«Правим» та «лівим». У сучасній картині світу в основу покладенонезворотні процеси, і тому можливо однакове опис живого інеживого світів.

Можна зробити висновок про основні результати до яких приходить теоріявідносності:
- Відносність властивостей простору-часу;
- Відносність маси та енергії;
- Еквівалентність важкої і інертною мас.

Література.

1. Горелов А.А. Концепція сучасного природознавства. - М.: Центр, 1998.
2. Дубніщева Т.Я. Концепція сучасного природознавства. - Новосибірськ:

ЮКЕА, 1997.
3. Єремєєва А.І. Астрономічна картина світу та її творці. -М.: Наука,

1984.
4. Концепція сучасного природознавства/под ред. Лавриненко В.Н. -М.

1997.
5. Моїсеєв Н.Н. Час у нас і поза нами. -Л.: Лениздат, 1994.
6. Пригожий