Материя, движение, пространство, время. Соотношение понятий «материя», «движение», «пространство» и «время» Материя движение пространство и время взаимосвязаны

План-конспект урока по теме «Материя. Пространство и время. Механическое движение»

Дата :

Тема: «Материя. Пространство и время. Механическое движение»

Цели:

Образовательная : Обеспечить и сформировать осознанное усвоение знаний о материи, пространстве и времени, а также о механическом движении;

Развивающая : Продолжить развитие навыков самостоятельной деятельности, навыков работы в группах.

Воспитательная : Формировать познавательный интерес к новым знаниям; воспитывать дисциплину поведения.

Тип урока: урок усвоения новых знаний

Оборудование и источники информации:

Исаченкова, Л. А. Физика: учеб. для 9 кл. учреждений общ. сред. образования с рус. яз. обучения / Л. А. Исаченкова, Г. В. Пальчик, А. А. Сокольский; под ред. А. А. Сокольского. Минск: Народная асвета, 2015

Структура урока:

Организационный момент(3 мин)

Актуализация опорных знаний(5 мин)

Изучение нового материала (18 мин)

Закрепление знаний (15 мин)

Итоги урока(5 мин)

Содержание урока

Организационный момент

Здравствуйте, садитесь! (Проверка присутствующих). Сегодня на уроке мы должны разобраться с понятиями материя, пространство и время, а также с понятием механическое движение. А это значит, что Тема урока : Материя. Пространство и время. Механическое движение.

Актуализация опорных знаний

Неотъемлемой частью нашей жизни является движение. Движутся люди, автомобили, самолеты, космические корабли, планеты 1 (рис. 1).Движутся молекулы, атомы, электроны.

В 7-м классе вы получили первые представления о механическом движении! В этом году мы изучим механику более глубоко, заложим основу для освоения других разделов физики.

Рис.1

Изучение нового материала

При изучении физики вы уже познакомились с очень важным понятием - «материя». Все, что существует в окружающем нас мире, и есть материя .

Материя - эта не только вещество (физические тела и частицы, из которых они состоят), но и физические силовые поля: поле тяготения, электрическое поле, магнитное поле. Без учета физических полей картина мира была бы неполной.

На рисунке 2 изображена звездная система, которая удерживается от распада полем тяготения

Рисунок 3 показывает, как магнитное поле действует на железные опилки.

В окружающем нас мире все непрерывно изменяется. И во Вселенной (мегамире ), и в окружающих нас телах (макромире), и в атомах и элементарных частицах (микромире) все время происходят разнообразные явления. Перемещаются небесные и земные тела, происходят вспышки на Солнце, изменяются давление и температура воздуха, идут химические реакции, растут и развиваются живые организмы, распадаются радиоактивные ядра атомов и т. д.

«Все течет, все изменяется. Невозможно дважды войти в одну и ту же реку», - говорил древнегреческий философ Гераклит. Непрерывные изменения, происходящие в окружающем мире, - одно из основных свойств материи.

Наиболее простой формой этих изменений является механическое движение - изменение положения одних тел относительно других в пространстве с течением времени.

Наука, которая изучает механическое движение, называется механикой.

Слово «механика» произошло от греческого inechanike - машина.

Цель механики - установление закономерностей механического движения и причин, его вызывающих.

Зачем нужно изучать механику?

Во-первых, законы механики чрезвычайно важны для человеческой деятельности.

От современных фабрик и заводов до научных лабораторий - всюду используются различные машины и механизмы (рис. 4), совершающие сложные движения. Без глубокого понимания законов механики сконструировать такие устройства невозможно.

Использование законов механики необходимо при производстве автомобилей, кораблей, самолетов, строительстве зданий, мостов (рис. 5), при составлении прогнозов погоды, в космических исследованиях. Расчеты, основанные на законах механики, необходимы и для достижения высоких спортивных результатов.

Во-вторых, не зная законов механики, невозможно объяснить основные физические явления: тепловые, электрические, магнитные и т. д. Все они сопровождаются движением частиц.

Механика - основа всей физики.

Основными разделами механики являются кинематика , которая отвечает на вопрос, как движутся тела, и динамика, которая выявляет причины движения и объясняет, почему тела движутся так, а не иначе.

Как было сказано, механическое движение - это перемещение одних тел относительно других в пространстве с течением времени.

Понятия пространство и время играют в физике исключительно важную роль. Все, что существует в материальном мире, существует в пространстве и во времени.

Всякое тело занимает определенную часть пространства и определенное место по отношению к другим телам.

Электрическое и другие поля также находятся в той или иной области пространства.

Время служит для описания изменений, происходящих в материальном мире. Одно событие происходит раньше, другое - позже; одно явление длится дольше, другое - занимает меньше времени.

Дать точное определение понятий пространства и времени сложно. Мы судим о них при помощи наших органов чувств и измерительных приборов.

Время измеряют с помощью различных часов (рис. 6, а), секундомеров, хронометров. Современные атомные часы (рис. в, б) измеряют время с точностью 1 0 -16 с. Такие часы могут уйти вперед или отстать на одну секунду не раньше чем через сотни миллионов лет!

Физика имеет дело с промежутками времени от чрезвычай но малых - - м с (в ядерной физике) - до миллиардов лет в физике космоса). Столь же огромен и диапазон расстояний - от размеров ядер ( м) до масштабов Вселенной ( м).

Закрепление знаний

Главные выводы

Итоги урока

Итак, подведем итоги. Что вы сегодня узнали на уроке?

Организация домашнего задания

§1, ответить на контрольные вопросы.

Рефлексия.

Продолжите фразы:

Сегодня на уроке я узнал…

Было интересно…

Знания, которые я получил на уроке, пригодятся

Оформление классной доски

Домашнее задание

§1, ответить на контрольные вопросы

Конспект ученика

Материя. Пространство и время. Механическое движение

Материя - это вещество и физические силовые поля. Материя существует в пространстве и во времени.

Механическое движение - это изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.

Цель механики - установление закономерностей механического движения и его причин.

Кинематика описывает, как движутся тела, а динамика выявляет причины движения.

Пространство и время - формы существования движущейся материи.

Сначала рассмотрим понятие пространства и понятие времени. (Этот момент требует особого внимания, т.к. связанные с этим вопросы не столь просты, как это может показаться. Однако в учебной литературе обычно нет определения и анализа данных понятий).Понятие пространства опирается на понятие протяженности. Протяженность объекта выражает его структурность, взаимоот­ношение его частей. Обнаруживается протяженность благодаря конеч­ности скорости распространения взаимодействий - для “движения” с бесконечной скоростью любые расстояния одинаковы, а именно точечны. Протяженность, следовательно, обусловлена системной природой мате­рии, выражая ее многокачественность и многокомпонентность.

Понятие времени базируется на понятии длительности. Длительность выражает несотворимость и неуничтожимость системно организованной материи, последовательное пребывание материальных объектов и явле­ний в определенных состояниях.

Опираясь на сказанное и материалистически интерпретируя извест­ные положения Г.Лейбница, можно дать следующие определения:

пространство - это отношения взаимоположения объектов, сосуществую­щих в некоторый момент времени (при измерении пространственных раз­меров, обратим внимание, измеряемый объект совмещается с эталоном);

время - это отношения последовательности объектов, сосуществующих в некоторой точке пространства (сравнение временных параметров разно­местных событий, обратим внимание, требует синхронизации часов, что связано с комплексом не столь уж тривиальных допущений и процедур).

Для пояснения определения пространства рассмотрим вопрос: о ка­ких свойствах запечатленных на ней объектов позволяет судить фото­графия? Ответ очевиден: она отражает структуру, а потому и протя­женность (относительные размеры) этих объектов, их расположение от­носительно друг друга. Фотография, следовательно, фиксирует прост­ранственные свойства объектов, причем объектов (в данном случае это важно), сосуществующих в некоторый момент времени.

Для пояснения определения времени рассмотрим вопрос: почему мы имеем возможность, глядя на киноэкран, судить о временных характе­ристиках запечатленных на киноленте событий? Ответ очевиден: пото­му, что кадры сменяют друг друга на одном и том же экране, сосуществуя в этой “точке” пространства. Если же каждый кадр поместить на свой экран, то мы получим просто совокупность фотографий...

Пространство и время определены, отметим, через противопоставле­ние, соотнесение с противоположным: момент времени, фигурирующий в определении пространства, не обладает длительностью, будучи отрица­нием времени; точка пространства, фигурирующая в определении време­ни, не обладает протяженностью, будучи отрицанием пространства.

Выделим два следствия из определений пространства и времени.

Во-первых, пространство и время объективны.

Во-вторых, пространство и время неразрывно связаны друг с другом и с движением материи. Более того, пространство и время - это сто­роны движения. В самом деле: поскольку пространство - это отношения сосуществующих в некоторый момент времени объектов, постольку оно есть то, что остается от движения, когда мы отвлекаемся от времени; поскольку время - это отношения объектов, сосуществующих в некото­рой точке пространства, постольку оно есть то, что остается от дви­жения, когда мы отвлекаемся от пространства. Таким образом, прост­ранство и время не существуют вне движения материи, как и оно - вне пространства и времени. Это и дало основание Ф.Энгельсу утверждать: “...Основные формы всякого бытия суть пространство и время...”(1.51). Данный тезис, однако, еще нуждается в обосновании, как это станет ясным после рассмотрения основных подходов к пониманию природы пространства и времени, сложившихся в ходе развития науки.

Субстанциальная и реляционная концепции пространства и времени.

Современное понимание пространства и времени сложилось в итоге длительного исторического процесса познания, содержанием которого, в частности, была борьба С- и Р-подходов к пониманию их сущности.

Первая из указанных концепций рассматривает пространство и время как самостоятельно (вне и независимо от материи), предметно сущест­вующие, вторая - как не обладающие самостоятельным бытием вне дви­жения материальных объектов, как специфические отношения вещей, яв­лений, процессов. В свете изложенного выше С-концепция представля­ется явно несостоятельной. Дело, однако, в том, что приведенные вы­ше определения пространства и времени выражают, что очевидно, реля­ционную точку зрения и потому лишь после ее обоснования могут служить основой для критики С-понимания пространства и времени.

Исторически исходным (зародившимся еще в донаучном мышлении) был Р-взгляд на пространство и время,- когда пространственно-временные свойства вещей не отделялись от самих вещей. “Что касается понятия пространства,- писал А.Эйнштейн,- то... ему предшествовало психоло­гически более простое понятие места. Место есть прежде всего (ма­лая) часть земной поверхности, которой присваивается какое-либо на­звание. Вещь, “место” которой определяется, есть “материальный пре­дмет”... Простой анализ показывает, что “место” является также группой материальных предметов”(2.125). С этой точки зрения “пространст­во (или место) есть вид порядка материальных объектов”; при этом, что ясно, “не имеет смысла говорить о пустом пространстве”(2.125). Тако­во существо реляционной концепции пространства.

“Однако,- продолжал А.Эйнштейн,- можно... мыслить иным образом. Мы можем поместить в какой-либо ящик определенное количество зерен риса или вишен и т.п. Встает вопрос о свойстве материального объек­та, “ящика”, которое должно быть признано “реальным” в том же смыс­ле, как реален и сам ящик. Это свойство можно назвать “пространст­вом” ящика. Могут существовать и другие ящики, которые в этом смыс­ле имеют “пространство” различной величины. Понятие “пространство” приобретает смысл, который не зависит от связи с отдельным матери­альным предметом. Таким образом, путем естественного расширения по­нятия “пространство ящика” можно прийти к понятию независимого (аб­солютного) пространства, не ограниченного по протяженности, в кото­ром содержатся все материальные объекты. В этом случае материальный предмет, не расположенный в пространстве, просто непонятен; с дру­гой стороны, при таком образовании понятия вполне мыслимо существо­вание пустого пространства”*(2.125). Таково существо С-концепции.

Это понимание пространства было, вспомним, важным элементом фи­лософии Демокрита. Именно существованием абсолютной пустоты (пусто­го пространства) объяснялась в ней раздельность бытия атомов(Атом Демокрита - абсолютно неделимая, не имеющая частей частица) и состоящих из них вещей. Поэтому Демокрит и рассматривал пространство как существующее в том же смысле, что и вещи. Его под­ход, что важно учитывать, был обусловлен пониманием материи как однородной, однокачественной. В естествознании С-концеп ция пространства и времени разрабатывалась прежде всего И.Ньютоном как важный элемент его механики (далее мы остановимся на этом).

Поэтому атом неизменен, существуя вне времени. Это означает, что в философии Демокрита содержится С-понимание времени.

Если говорить о пространстве (ситуация с временем аналогична), то очевидно, что выбор между его С- и Р-пониманием зависит от отве­та на вопрос: существует ли абсолютная пустота (пустое пространст­во)? Современное естествознание отрицательно отвечает на этот воп­рос. В пользу этого имеются и философские соображения.

Еще Аристотель указывал, что в пустоте не может быть различий - она, следовательно, бесструктурна и потому не может обладать протя­женностью, т.е. быть пространством. Это означает, что пространство не обладает самостоятельным бытием, не существует без материальных объектов, вещей. Но, вместе с тем, пространство - это не вещь.

В связи с этим утверждением рассмотрим одно из рассуждений Зено­на Элейского. Допустим, предлагал он, что тезис “все существующее существует (находится) в пространстве” истинен. Тогда пространство, как нечто существующее, должно существовать (находиться) в некоем ином пространстве. Последнее, коль скоро оно существует, должно, в свою очередь, существовать (находиться) уже в третьем пространстве, и т.д. до бесконечности... Мысль Зенона можно представить (обозна­чив существующий объект как О и пространство как П) так:

О <-- П (= О) <-- П1 (= О) <-- П2 (= О) <-- ...

Это означает, что пространство либо вовсе не существует, либо, если оно и существует, то непознаваемо...

Аристотель указал: исходный тезис Зенона ложен, ибо отнюдь не все существующее существует (находится) в пространстве. Где, в са­мом деле, существует (находится) кентавр, например, и много ли мес­та он там занимает?! - В пространстве существуют (находятся) мате­риальные вещи, но не, в частности, понятия. Истинен тезис “все вещи существуют (находятся) в пространстве”. И “дурная” бесконечность возникает лишь тогда, когда пространство рассматривается как вещь. Эту ситуацию можно представить (обозначив вещь как В) так:

В <-- П (= В) <-- П1 (= В) <-- П2 (= В) <-- ...

Но трудность, обнаруженная Зеноном, исчезает, если не рассматривать пространство как вещь, не рассматривать его как существующее в том же смысле, что вещи. Иначе говоря, Зенон доказал “лишь” неприемле­мость демокритовского (субстанциального) понимания пространства.

Итак, пространство - это не пустота и не вещь. Поэтому Аристотель сделал вывод: пространство - это некие отношения материальных вещей, начав разработку Р-концепции пространства (и времени). Позднее выдающийся вклад в ее развитие внес Г.Лейбниц. Именно она явля­ется основой понимания пространства и времени в фундаментальных те­ориях современного естествознания (далее мы на этом остановимся).

Наконец, обратим внимание: при диалектико-материалистическом по­нимании материи как неисчерпаемой излишне понятие абсолютной пусто­ты, пустого пространства, и нет необходимости рассмат­ривать последнее как существующее в том же смысле, что и материаль­ные объекты. Таким образом, есть все основания для отказа от С-кон­цепции, абсолютизирующей известную самостоятельность пространства и времени и, соответственно, для утверждения: пространство и время

это всеобщие стороны, моменты движения материи (Р-концепция).

Поскольку пространство и время не обладают самостоятельным быти­ем, как таковые они не могут быть даны в ощущении,- в ощущении даны объекты (обладающие атрибутом действия), имеющие пространственно- -временные свойства. Поэтому объективность пространства и времени не означает их материальности в точном смысле последнего слова.

Из единства пространства, времени и движения материи следует не­допустимость как (1) отрыва пространства и времени от движения ма­терии (при этом материю станет невозможно рассматривать как систем­но организованную и способную к самодвижению, а пространству и вре­мени будет приписано субстанциальное бытие), так и (2) отождествле­ния пространства и времени с движущейся материей.

Эти крайности на деле (что характерно) тождественны. Ведь в слу­чае (2) пространство и время рассматриваются как некие “виды мате­рии” (рядом исследователей отстаивалась эта точка зрения), т.е. как обладающие предметным бытием (С-концепция). При этом (вспомним Зе­нона) придется искать некие иные пространство и время как формы су­ществования “исходных”, уходя в “дурную” бесконечность...

Основные свойства пространства и времени.

При анализе этих вопросов необходимо учитывать не только то, что пространство и время неразрывно связаны с движением материи, но и наличие субординации между ними: “Движение есть сущность времени и пространства”(3.231). Приведем два соображения в пользу этого тезиса.

Во-первых, пространство и время - это стороны движения материи.

То, что свойства пространства (и времени) в определенных преде­лах не зависят от отдельных объектов (явлений) еще не означает, подчеркнем, что эти свойства вообще не зависят от материи.

Во-вторых, если бы частицы вещества, образующие тело, обладали только притяжением или только отталкиванием, тело не могло бы иметь конечной протяженности (в одном случае имея нулевые размеры, в дру­гом - бесконечные)(На это указал И.Кант в “докритический” период своего творчества. Это еще раз подтверждает правильность положения, согласно которому ни один объект не может рассматриваться как носитель лишь какого-либо одного вида движения, взаимодействия.). Таким образом, протяженность (основной момент пространства) обусловлена характером движения, взаимодействия час­тиц материи, именно - единством присущих им отталкивания и притяже­ния. Ситуация с временем аналогична.

Поскольку сущность пространства и времени - это движение, пос­тольку

(а) наиболее существенные свойства пространства и времени - это проявление свойств движущейся материи;

(в) понимание пространства и времени в главном определяется

пониманием движения, взаимодействия.

К всеобщим свойствам пространства и времени как атрибутов мате­рии прежде всего относятся: объективность, абсолютность (как уни­версальных форм бытия материи), необходимая связь друг с другом и с движением материи, неисчерпаемость, единство прерывного и непрерыв­ного в структуре (на двух последних моментах далее мы остановимся).

Кратко рассмотрим, иллюстрируя тезис (а), проблему размерности пространства и времени.

Одномерность времени вытекает из его необратимости: преобразова­ние симметрии в n-мерном пространстве эквивалентно преобразованию поворота в n+1-мерном пространстве, поэтому обратимое время было бы двумерным. Что касается необратимости времени, то она связана с несимметричным характером взаимодействий и необратимостью причинно- -следственных связей. Утверждать, как это иногда делается в учебной (и не только) литературе, что необратимость времени обусловлена не­обратимостью причинно-следственных связей, нельзя: само различение причины и следствия включает в качестве необходимого признака пред­шествование причины следствию во времени, т.е. предположение о не­обратимости времени. Здесь важно учитывать, что в обратимом времени было бы невозможно существование познающего субъекта. Дело в том, что последний имеет общественную сущность, но общение как ее основа в обратимом времени невозможно: сообщение, адресованное некоторому субъекту, воспринималось бы им как направленное от него.

Трехмерность макроскопического пространства обусловлена(Это было выяснено “докритическим” И.Кантом) кулоновым характером господствующего в нем взаимодействия. Действитель­но, пусть мы имеем материальную точку (заряд) m1, порождающую центрально-симметричное силовое поле, m2 в котором находится материальная точка (заряд) m2. R Очевидно (при допущении однородности и изотропности пространства), что F - , где F - сила взаимо- m1 S

действия частиц, а S - величина геометрического места точек, равно-

удаленных с m2 от m1 - центра поля. В двумерном, например, пространстве, поскольку S = 2 R, мы имели бы F - . Но по закону Кулона

F --. Этому соответствует S R2, что имеет место только в трехмер­ном пространстве. Отметим, что только в последнем, как показано современной теоретической физикой, возможно устойчивое существова­ние атомов и планетных систем.

Поскольку размерность пространства определяется конкретным ха­рактером взаимодействия материальных объектов, нет оснований счи­тать трехмерность пространства его универсальным свойством. В усло­виях, где доминируют взаимодействия, отличные от кулоновых (микро­и мегамир), должна отличаться от трех и размерность пространства.

Очень важна и для философии, и для частнонаучного знания пробле­ма пространственной бесконечности и вечности материального мира. Эта проблема очень сложна. Так, рассмотрение на современном уровне бесконечности пространства требует выделения его метрических и то­пологических свойств, анализа их обусловленности и так далее. Поэ­тому совсем кратко выделим следующее. Поскольку абсолютно изолиро­ванных объектов не существует (существовать - значит взаимодейство­вать), постольку всякий материальный объект - это элемент некоторой материальной системы. Но наряду с материей как единой и единствен­ной субстанциальной основой мира вещей не существует ничего, что в каком-либо смысле могло ее ограничивать... Неисчерпаемость материи означает, подчеркнем, что пространственную бесконечность материаль­ного мира нельзя понимать как его “дурную” бесконечность. Что каса­ется вечности материального мира, то решающим аргументом здесь яв­ляется указание на несотворимость и неуничтожимость движущейся ма­терии (нечто не возникает из ничего и не превращается в ничто).

В пользу тезиса (в) свидетельствует вся история познания пространства и времени. Рассмотрим кратко основные этапы этого процесса.

Изучение механического движения макротел (с нерелятивистскими скоростями) привело к созданию механики Ньютона, в рамках которой пространство - однородно и изотропно (ибо при любом переносе, пово­вороте в нем изолированной системы как целого ее механические свойства не меняются);

бесконечно (тело сколь угодно долго сохраняет состо­яние равномерного движения при отсутствии взаимодействий);

время - однородно (ибо закон сохранения энергии означает, что тече­ние времени не меняет энергии изолированной системы);

пространство и время не связаны друг с другом (ибо в механике Нью­тона допускается существование бесконечной скорости передачи импульса, т.е. допускается существование вневременных про­цессов в пространстве).

Таким образом, рассмотрение движения как механического обуслови­ло субстанциальное понимание пространства и времени как неких не связанных друг с другом и с движением материи ее вместилищ, “ящиков без стенок”. В рамках С-концепции пространства и времени, отме­тим, неразрешимы два, как минимум, вопроса: (1) что означает протя­женность пустоты? (2) если пространство и время - условия всякого бытия, то каковы же тогда условия их собственного бытия?

Что касается механики Ньютона, то в ней была и специфическая трудность: закон тяготения необходимо (ввиду отсутствия понятия по­ля) совмещался с идеей дальнодействия, но почему же тогда сила тя­готения зависит от расстояния, если между телами - пустота?

Тем не менее ньютоново понимание пространства и времени было ос­новным в науке вплоть до создания теории относительности. Ведь без признания существования абсолютной пустоты, казалось, нельзя объяс­нить, в частности, отсутствие торможения в движении планет вокруг Солнца. Кроме того, понятия абсолютного пространства и абсолютного времени, не связанных с материей, играли важную роль в концептуаль­ном каркасе классической механики. Дело в том, что законы Ньютона справедливы лишь для инерциальных систем отсчета. Но существуют ли такие системы? Ясно, что вполне инерциальной может быть лишь система отсчета, не подверженная возмущающему влиянию со стороны материальных объектов, т.е. система отсчета, связанная с чем-то, что существует независимо от материи. Функцию строго инерциальной системы отсчета и выполняли в механике Ньютона субстанциально понимаемые абсолютное пространство и абсолютное время.

Исследование электромагнитых взаимодействий привело в конечном счете к созданию теории относительности (СТО), в рамках которой пространство и время неразрывно связаны

друг с другом, ибо предельный характер скорости света, ограничи­вающей скорость передачи взаимодействий, указывает на невозмож­ность процессов в пространстве, не требующих времени;

с движением материи, ибо протяженность и длительность имеют смысл (определенное численное значение) лишь при указании системы от­счета, связываемой с телом отсчета.

Подчеркнем, что в СТО поле приобретает существенно новый статус, становясь важнейшим компонентом физической реальности.

Таким образом, в современной науке нет места абсолютно пустым пространству и времени, а потому и С-пониманию их сущности. Отметим также, что в области явлений, изучаемой СТО, идеализация абсолютно твердого тела уже не является оправданной, вследствие чего СТО от­казывается от нее введением постулата ограниченности скорости пере­дачи взаимодействий, что находит выражение во введении четырех­мерного пространственно-временного многообразия (элементом которого является событие), описывающегося псевдоэвклидовой геометрией.

В этом контексте в учебной (и не только) литературе иногда ут­верждается: “Теория относительности... выявила глубокую связь между пространством и временем, показав, что в природе существует единое пространство-время, а отдельно пространство и отдельно время высту­пают как его своеобразные проекции, на которые оно по-разному рас­щепляется в зависимости от характера движения тел”(4.82).

Первая часть этого утверждения бесспорна лишь в таком виде: на естественнонаучном уровне СТО “выявила глубокую связь между прост­ранством и временем”. Ибо философия эту связь выявила и глубоко проанализировала задолго до СТО,- поэтому сводить дело к философс­ким выводам из СТО (как в процитированном учебнике) неправомерно.Согласиться же с тем, что “в природе существует единое пространство-время, а отдельно пространство и отдельно время выступают как его своеобразные проекции”, нельзя. Эта идея Г.Минковского дав­но отвергнута современной наукой, как естествознанием (ее несостоя­тельность показал А.Эйнштейн), так и философией. Дело в том, что четырехмерное пространство-время - это концептуальное пространство- -время, на теоретическом уровне отражающее взаимоотношение реальных пространства и времени как качественно разных форм бытия материи. Исследование гравитационных взаимодействий привело к созданию общей теории относительности (ОТО), существенно обогатившей научные представления о движении материи и, соответственно, о пространстве и времени. ОТО доказала зависимость кривизны пространства от мате­рии - источника гравитационного поля. Развитие космологии, в основе которого лежит главным образом ОТО, позволило поставить и в опреде­ленной мере решить ряд вопросов, касающихся структуры пространства и времени в наблюдаемой части Вселенной. Установлено, в частности, ее расширение. При этом для описания движения материальных объек­тов, изучаемого ОТО, потребовалось не только использовать геометрию Римана, но и учитывать ее изменение во времени. ОТО выявила также изменение временного ритма процессов в сильных полях тяготения.

Исследование движения микрообъектов (квантовая механика) привело к представлению о дискретности пространства и времени. Дело в том, что при понимании последних как непрерывных ряд наиболее содержа­тельных физических величин (масса, заряд, энергия и др.), описыва­ющих изучаемые квантовой механикой объекты, в ее уравнениях теряют физический смысл ввиду своей расходимости (бесконечности значений). Разрешить проблему удалось лишь введением “фундаментальной длины” - некоего минимального расстояния (Rmin), чем исключаются из рассмот­рения взаимодействия на бесконечно малых расстояниях,- теория соот­ветствует опыту лишь тогда, когда взаимодействия элементарных частиц учитываются в ней на расстояниях, не превышающих Rmin97. Дискретность пространства, ввиду существования предельной скорости пе­редачи взаимодействий, влечет и дискретность времени.

Даже столь краткое рассмотрение показывает: развитие пространст­венно-временных представлений - результат углубления понимания дви­жения, взаимодействия материальных объектов. Это свидетельствует в пользу тезиса “движение есть сущность времени и пространства”.

Материя - все, что существует. Окружающая действительность.
Все, что существует - материя. Атом .
Все, что не материя, не существует. Идея, Пространство, Время.
Все, что не существует, не материя. Ничто .

Мате́рия (от лат. māteria «вещество») - фундаментальное физическое понятие, связанное с любыми объектами, существующими в природе, о которых можно судить благодаря ощущениям.

Физика описывает материю как нечто, существующее в пространстве и во времени (в пространстве-времени) - представление, идущее от Ньютона (пространство - вместилище вещей, время - событий); либо как нечто, само задающее свойства пространства и времени - представление, идущее от Лейбница и, в дальнейшем, нашедшее выражение в общей теории относительности Эйнштейна. Изменения во времени, происходящие с различными формами материи, составляют физические явления. Основной задачей физики является описание свойств тех или иных видов материи и ее взаимодействия.

Основные виды материи

• Вещество

  Адронное вещество - основную массу этого типа вещества составляют элементарные частицы адроны

  • Барионное вещество (барионная материя ) - основной (по массе) компонент - барионы

    • Дополнительный материал:

(Дополнительный материал в рамках )

Что представляют собой движение, пространство и время? Являются ли они необходимыми свойствами, присущими всем предметам и процессам реального мира? Эти вопросы имеют глубокий философский смысл.

Ряд правильных положений относительно природы движения высказали еще материалисты домарксовского периода. Многие из них считали движение существенным свойством материи. Однако в домарксистской материалистической философии еще не был преодолен метафизический взгляд на движение как на механическое перемещение неизменных тел. При этом было неясно, находится ли источник движения в самой материи или где-то вовне. Чтобы правильно ответить на этот вопрос, оказалось явно недостаточно сводить движение только к механическому перемещению тел в пространстве. Не хватало диалектического взгляда на мир.

Первая брешь в метафизическом мировоззрении была пробита Кантом, который привел ряд убедительных научных доводов, показывающих, что солнечная система образовалась из первоначальной туманности. Тем самым он выдвинул идею о том, что природа находится в постоянном движении, причем это движение является не простым повторением одного и того же, а представляет собой процесс бесконечного поступательного развития. Но Кант был идеалистом и не мог до конца преодолеть метафизическое представление о движении.

Гегель представил весь природный, исторический и духовный мир в виде процесса, т. е. в виде беспрерывного движения, изменения, преобразования. Он пытался раскрыть источник этого движения и развития, усматривая его в борьбе противоположностей. Для Гегеля противоречия есть корень всякого движения и жизненности. Но поскольку Гегель был идеалистом, то, говоря о развитии, он оставлял место для сверхматериальной силы как первотолчка и перводвигателя материального мира.

Чтобы правильно понять, что такое движение, необходимо подойти к его рассмотрению с позиций диалектического материализма, отбросив метафизику и идеализм. Это и было сделано основоположниками марксистской философии. «Движение, - писал Ф. Энгельс, - рассматриваемое в самом общем смысле слова, т. е. понимаемое как способ существования материи, как внутренне присущий материи атрибут, обнимает собой все происходящие во вселенной изменения и процессы, начиная от простого перемещения и кончая мышлением» .

Таким образом, движение применительно к материи означает изменение вообще . Любые изменения материальных объектов, будь то изменения физических или химических свойств предметов, изменения, происходящие на Солнце или в космическом пространстве, в живом мире или в общественной жизни, - все это есть движение. При этом источником движения всегда и везде выступают внутренне присущие объектам противоречия, которые свойственны всем без исключения предметам и явлениям. Самодвижущаяся материя не нуждается в сверхприродном двигателе. Движение есть способ существования материи. Это значит, что материя не может существовать вне движения, которое поэтому так же объективно, как и сама материя.

Поскольку материя вечна, несотворима и неуничтожима, постольку и ее коренное неотъемлемое свойство - движение - тоже вечно, несотворимо и неуничтожимо. Это важнейшее философское положение находит подтверждение в законе сохранения и превращения энергии, который устанавливает, что при любых материальных преобразованиях общее количество энергии всегда остается постоянным, неизменным, т. е. сохраняется количество движения. При этом движение не уничтожается не только в количественном, но и в качественном отношении, так как материальное движение, способно бесконечно переходить из одной формы в другую. Качественно различные формы энергии (механическая, тепловая, электромагнитная, ядерная и т. д.) постоянно превращаются друг в друга, причем определенному количеству движения одной формы всегда соответствует определенное количество движения другой формы.

Движение невозможно отделить от материи. Естественнонаучным выражением неразрывной связи материи и движения является закон взаимосвязи массы и энергии, который гласит, что любой материальный объект, имеющий массу, обладает определенной энергией, соответствующей этой массе. Поэтому можно сказать: там, где есть материя, всегда есть движение; и наоборот: там, где есть движение, всегда есть материя.

Современные буржуазные философы-идеалисты и естествоиспытатели, отрывая движение от материи, создают «теории» о существовании «чистого» движения без материи, истолковывают взаимосвязь массы и энергии как превращение массы в энергию. Но в действительности, хотя масса и связана с энергией, перейти в энергию она не может, так же как материя не может перейти в движение. Движение, будучи неотъемлемым свойством материи, формой ее бытия, всегда и везде связано с материей, а материя всегда и везде находится в движении.

Положения марксистской философии об объективности движения, о неразрывности движения и материи указывают науке пути познания конкретных свойств движущейся материи, многообразных явлений природы, помогают преодолевать идеалистические и религиозные заблуждения.

Движение противоречиво по своей природе. Противоречивость движения проявляется в том, что такие его характеристики, как изменчивость и устойчивость, выступают в неразрывной связи. Вечная и всеобщая изменчивость мира отнюдь не исключает моментов относительной устойчивости, относительного покоя, временных состояний равновесия вещи, предмета, явления. Если бы не было этой устойчивости, мир представлял бы собой неразличимый хаос.

В мире существуют разнокачественные виды материи (атомы, молекулы, электромагнитное поле, поле тяготения, множество явлений живой природы, многообразные общественные явления и т. д.). Все эти виды материи находятся в непрерывном движении, которое проявляется в качественно различных формах, зависящих от качественной специфики данного вида материи. Различают следующие основные формы движения материи: механическую, физическую, химическую, биологическую и социальную.

Механическое движение включает в себя пространственное перемещение различных тел: движение мельчайших частиц, составляющих атомы, перемещение атомов и молекул, движение больших тел, включая и космические объекты.

Физическая форма движения охватывает тепловые и электромагнитные процессы, внутриядерные и внутриатомные преобразования, взаимодействия «элементарных» частиц и т. д.

Химическая форма движения включает процессы соединения и разъединения атомов и молекул, образования и разрушения веществ, происходящие в неорганической и органической природе.

Биологическая форма движения - это разнообразные проявления жизни, взаимоотношения живых организмов между собой и с неорганической природой.

Социальная (общественная) форма движения охватывает многообразные процессы, происходящие в обществе, включая изменения в области производства, классовые и национальные отношения, процессы развития материальной и духовной культуры, взаимодействие общества и природы.

Если рассмотреть основные формы движения материи в том порядке, в котором они здесь приведены, то окажется, что любая из них тесно связана со всеми другими, причем основой их взаимной связи является связь между находящимися в движении материальными объектами. Наряду с этим каждая последующая форма движения материи сложнее, выше предыдущей, причем более сложная форма движения развивается из более простых и содержит их в себе в подчиненном виде. Каждая форма движения качественно отличается от других и несводима к другим формам движения .

Проследим все сказанное на примере биологической формы движения материи. Эта форма движения возникла на нашей планете в результате закономерного развития физических и химических процессов, которое привело к созданию условий для появления белковых соединений - материальных носителей жизни. Возникновение жизни означало появление более высокой формы движения материи по сравнению с механической, физической и химической формами движения.

Вместе с тем биологическая форма движения не отбрасывает низшие формы, а включает их в себя. Так, в живом организме происходят многочисленные физические и химические изменения, обеспечивающие ему получение необходимых веществ и энергии из внешней среды.

Но хотя биологическая форма движения и содержит в себе низшие формы, однако она не сводится к ним, качественно от них отличается. Эта качественная специфика биологической формы движения состоит в присущем живым организмам постоянном самообновлении химического состава, в обмене веществ с окружающей средой .

Наука, все глубже проникая в тайны природы и открывая новые виды материи и различные уровни ее организации, расширяет наши знания о формах движения материи, их взаимной связи и качественном различии.

Диалектическое понимание форм движения материи, их взаимосвязи и взаимопереходов имеет важное мировоззренческое и методологическое значение и служит острым оружием в борьбе против фальсификации буржуазными идеологами явлений природы и общества. Дело в том, что многие современные буржуазные философы и естествоиспытатели метафизически сводят высшие формы движения материи к низшим или распространяют законы низших форм движения на высшие. Так, биологические изменения они представляют как простую сумму физико-химических процессов, утверждая, что основными законами, управляющими живой материей, являются законы физики и химии. Тем самым смазывается качественная специфика живой природы, ее коренное отличие от природы неорганической.

Анализируя сложные явления социальной жизни, буржуазные ученые нередко механически переносят физические и биологические понятия и законы на общество. Одни из этих ученых, ссылаясь на биологический закон естественного отбора, делят расы на низшие и высшие. Другие утверждают, что учение об обществе может стать точной наукой только в том случае, если физика и биология будут распространены на область общественных отношений. При этом они сводят законы социальных явлений к физическим и биологическим законам, толкуют о «социальной энергетике», «социологических атомах» и т. д.

Отрицание социальных закономерностей путем их сведения к понятиям и законам естествознания имеет целью затушевать классовые противоречия современного капиталистического общества. «На деле никакого исследования общественных явлений, никакого уяснения метода общественных наук нельзя дать при помощи этих понятий,- писал В. И. Ленин.- Нет ничего легче, как наклеить «энергетический» или «биолого-социологический» ярлык на явления вроде кризисов, революций, борьбы классов и т. п., но нет и ничего бесплоднее, схоластичнее, мертвее, чем это занятие» . Механическое отождествление понятий и законов естественных и общественных наук - наглядное свидетельство кризиса современных буржуазных учений об обществе.

Философские выводы о природе движения имеют принципиальное значение для понимания сущности пространства и времени , которые также наряду с движением являются формами бытия материи .

Говоря о пространстве, мы обычно имеем в виду, что тот или иной предмет занимает определенное место, имеет три измерения: длину, ширину, высоту. Время мы характеризуем как начало или длительность событий. Философия не ограничивается этим, она рассматривает вопросы об объективности пространства и времени, об их связи с движущейся материей.

Понятие пространства выражает сосуществование материальных объектов и их взаимное расположение. Все материальные предметы и явления имеют пространственную протяженность, форму и размеры. Протяженность как относительно устойчивое взаимодействие внутренне связанных между собой материальных процессов обусловлена свойствами движущейся материи. Пространственные связи и отношения качественно различных материальных объектов описывает математика. Чем глубже развиты математические теории, математический аппарат, тем точнее отражаются общие пространственные свойства действительности.

Понятие времени выражает последовательность чередования материальных процессов, их длительность. Материя в любом виде и состоянии обладает временными свойствами. Для того чтобы изменения одного материального объекта вызвали соответствующие изменения в других материальных объектах, необходимо определенное время. Время, выражаясь в изменении и развитии материи, обладает направлением. Оно течет от прошлого к будущему и обладает свойством необратимости . Прошлое нельзя изменить, в прошлое нельзя возвратиться.

Пространство и время - всеобщие формы бытия материи, они присущи всем ее состояниям. Любое материальное движение происходит где-то, в каком-то пространстве, и когда-то, в какое-то время.

Пространство и время объективны . Они существуют независимо от сознания людей и выражают совокупность объективных свойств и отношений материальных предметов и явлений. Человек получает сигналы из далеких звездных миров, исследует изменения, которые охватывают миллиарды лет, изучает «элементарные» частицы, существующие миллионные доли секунды, и везде пространство и время выступают как объективные формы движущейся материи. Независимо от материальных процессов пространство и время существовать не могут. Критикуя идеалистические и религиозные положения о существовании бытия вне времени и пространства, Ф. Энгельс отмечал, что бытие вне времени есть такая же величайшая бессмыслица, как бытие вне пространства. В объективном мире нет ничего, кроме движущейся материи, и материя не может двигаться иначе, как в пространстве и во времени.

Домарксистские материалисты признавали объективность пространства и времени, но оставались метафизиками в их понимании. Они, как и метафизически мыслящие естествоиспытатели, считали пространство и время самостоятельными физическими реальностями, независимыми от движущейся материи. Пространство понималось при этом как универсальное вместилище вещей, наподобие ящика, а время - как длительность, не зависящая от материальных изменений. Такое представление позволяет с известной точностью характеризовать пространственные и временные отношения больших тел (макротел), движущихся с относительно малыми скоростями (например, движение автомобиля, самолета, снаряда, космического корабля и т. д.). Когда же наука столкнулась со скоростями, сравнимыми со скоростью света (движение «элементарных» частиц), то оказалось, что такие взгляды и вытекающие из них представления о неизменности свойств пространства и времени являются явно недостаточными.

Развитие науки в наш век подтверждает положение диалектического материализма о зависимости свойств пространства и времени от движущейся материи. Как показывают современные данные науки, пространственные и временные свойства тел тесно взаимосвязаны.

Взаимная связь пространственных и временных свойств материальных объектов начинает заметно проявляться при значительных скоростях движения. Так, например, «элементарные» частицы - мезоны, в состоянии покоя существуют миллионные доли секунды, а если им придать большую скорость, то время их существования увеличивается в сотни раз.

Современная наука и практика опровергают домыслы идеалистов и церковников о божественном сотворении мира, о его ограниченности в пространстве и во времени и доказывают, что пространство безгранично и время бесконечно. Безграничность пространства понимается в том смысле, что, в каком бы направлении и на какое бы расстояние мы в нем ни двигались, нам никогда не удастся достигнуть его пределов. Бесконечность времени означает, что если взять какое-либо событие, то до того, как оно произошло, протекло беспредельное количество времени, точно так же как и после него время никогда не будет иметь конца. Мир есть движущаяся в пространстве и во времени материя. Поэтому пространство и время столь же вечны и бесконечны, как и сама материя.

При подготовке насточщей статьи использовался «Начальный курс философии (для слушателей школ основ марксизма-ленинизма)», М., изд. «Мысль», 1966 г.

Наблюдая окружающий мир, сталкиваясь с ним в практической деятельности, человек замечает, что он представляет бесконечное множество различных предметов и явлений, качественно отличающихся друг от друга. Но при всем этом многообразии обнаруживается, что предметы и явления имеют общие черты, позволяющие вычленить из множества различные типы, классы, роды и виды этих предметов. Есть ли в предметах и явлениях окружающего мира общие свойство, присущее всем, единая основа, единая субстанция.

Философы решают этот вопрос по разному.

Идеалисты выводят единство мира из сознания, из психического, идеального. Объективные идеалисты считают, что в основе мира лежит абсолютный дух, что мир – это воплощение духовного начала. Платон, например, говорит: «Материя происходит от Бога, и содержит его в себе». По Гегелю мир и природа являются порождением абсолютной идеи, природа есть «идея в форме инобытия», «погружение понятия во внешность». Субъективные идеалисты сводят единство мира к сознанию, воле субъекта.

Материалисты считают, что единство мира состоит не в его бытии, а в его материальности, а эта последняя доказывается длинным развитием философии и естествознания. Все естествознание пронизано попытками доказать материальное единство мира.

Важнейшие из них:

1. Открытия Коперника, Галилея, Ньютона о гелиоцентрическом строении солнечной системы

2. Закон Ньютона посвященный всемирному тяготению, оказавшийся общим для всех материальных тел, и их комплексов, обладающих массой покоя.

3. Законы сохранения и превращения энергии, клеточная теория и теория Дарвина указали на наличие общих закономерностей в развитии природы.

4. Астрофизика, основываясь на спектральном анализе показала, что на других планетах солнечной системы присутствует ряд химических элементов, что и на Земле. Это доказывает общность единство космических тел.

5. Периодическая система Менделеева отражает единство материи, согласно которому свойства химических веществ и соединений находятся в зависимости от величин их атомных весов.

6. Общие для всех областей законы сохранения массы, энергии, импульса, зарядовой частоты, барионного заряда, изотопического спина, странности и др.

7. Открытый современной наукой факт взаимопревращения элементарных частиц, согласно которому любая элементарная частица может превратиться в любую другую, основой которой является, как полагают физики, кварки, и представителем элементарной частицы в их взаимодействиях выступают кварки.

Существует огромное количество определений материи:

Гегель, например, определяет ее так: «Материя есть абстракция, которая как таковая не может быть нами воспринята. Можно поэтому сказать, что не существует вообще материи, ибо она существует как нечто определенное, конкретное».

Итак, философских определением понятия материи примем определение «материя – философская категория объективной реальности, данная человеку в его ощущениях, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них».

К этому определению материи можно сделать дополнение, что в современном естествознании она может восприниматься как некое «мертвое вещество», являющееся противоположным понятием жизни, душе и духу. В современной физике материя – обозначение некоторой особой точки поля. В современной теории поля не существует некоторой посредствующей субстанции, и каждая сила создает «поле», распространяющееся по способу континуума и действующее на любое тело, помещенное в данное поле. Пустое само по себе пространство обладает единственным свойством содержать в себе поля. По трем видам сил, известным в настоящее время поля делятся не гравитационное (силы тяготения тяжелых масс), электромагнитные (силы притяжения и отталкивания заряженных тел или магнитных тел) и поля ядерных сил (нуклонов ядра). Поскольку всякая энергия есть некая масса, всякая масса есть некая энергия, то и поле представляет собой определенную массу, например электромагнитное поле, создаваемое электроном. Таким образом, напряженность поля – единственная физическая реальность. Материя в данном случае – сингулярность поля (узлы поля).

Движение – в самом общем значении – способ существования материи, ее атрибут, всякое взаимодействие материальных тел и объектов.

Об абсолютности движения можно говорить только в соотнесении с какой-либо точкой пространства, которая мыслится в мировом пространстве в состоянии покоя. Действительное движение всегда относительно, оно есть движение в соотнесении с какой-либо точкой пространства, находящейся в относительном движении или в относительном покое.

Континуум – четырехмерная система координат, дополняющая всеобщую теорию относительности А.Эйнштейна (сила тяжести и ускорение равноценны) временем как четвертой координатой (мир Минковского). Результаты наблюдений, истолкованных теорией относительности Эйнштейна, отклоняются от наблюдений классической механики и электродинамики, только при скоростях, близких к скорости света.

Движение многообразно:

3 группы форм движения:

– в неорганической природе (перемещение, взаимодействие поля, химические взаимодействия, тепловые процессы, агрегатные состояния, звуковые колебания, изменения космических тел и систем)

– в живой природе (совокупность жизненных процессов, обмен веществ, процессы отражения, саморегуляции, воспроизводство, экология)

– в обществе (общественные виды деятельности, высшие формы отражения, целенаправленное преображение действительности)

Типы движения :

1. с сохранением качественного состояния предмета (сохраняется некий набор признаков)

2. с изменением качественного состояния (разрушение, распад, образование нового объекта)

Пространство и время – всеобщие формы бытия материи, ее атрибуты. Не существует материи, не обладающей пространственно-временными свойствами, как не существует пространства и времени самих по себе, вне материи и независимо от нее.

Пространство – есть форма бытия материи, характеризующая ее протяженность, структурность, сосуществование и взаимодействие элементов во всех материальных системах.

Время – форма бытия материи, выражающая длительность ее существования, последовательность смены состояний в изменении, развитии всех материальных систем.

Пространство и время неразрывно связаны, их единство проявляется в движении и развитии материи.

Всеобщие свойства пространства и времени:

– объективность и независимость от сознания человека

– абсолютность как атрибутов материи

– неразрывная связь с движением

– единство непрерывного и дискретного в их структуре

– количественная и качественная бесконечность

Пространство

– метрические (связанные с измерением)

– топологические (связность, симметрия пространства)

– протяженность пространства – означающая рядоположенность и сосуществование различных элементов (точек, отрезков, объектов), связность и непрерывность (прерывность относительна)

– трехмерность пространства

– длительность (последовательность существования и смены состояний тел)

– непрерывность абсолютна (прерывность относительна)

– одномерность, асимметричность, необратимость

Субстанциальная концепция рассматривает пространство и время как особые сущности, которые существую сами по себе, независимо от материальных объектов. Они – арена, на которой находятся объекты и развертываются процессы (как сцена существует независимо от актеров и спектакля, так и пространство и время существуют независимо от объектов и процессов.

Реляционная концепция рассматривает пространство и время объективно-независящими от человека и человечества формами бытия материи, при этом неразрывно связанными с самой материей и ее движением.