Реферат на тему: «Свойства пространства и времени в современном естествознании»
Введение
Пространство и время
объективны и реальны, то есть существуют независимо от сознания людей и
познания ими объективной реальности. В рамках физической картины мира
пространство и время – это всеобщие формы существования материи на микро-,
макро- и мегауровнях.
Абсолютно всё, что
нас окружает – существует в пространстве и времени.
Свойства пространства о времени описывают
воспроизводимость физического процесса или его системы в разных условиях с
одним и тем же результатом.
Свойства пространства
Свойство трехмерности пространства
означает, что положение любого предмета может быть точно определено только с
помощью трех независимых координат.
Свойство однородности
пространства осуществляет любой физический процесс одинаково в любой точке
пространства. То есть выражается симметрия и равноправие всех точек
пространства. Однородность пространства также означает, что в каждую его
точку можно возвращаться; в этом смысле его однородность похожа на
обратимость.
Свойство изотропности
пространства говорит о том, что любую систему с физическими процессами можно
повернуть на произвольный угол, тем самым доказывая равноправие всех
направлений в пространстве.
Свойства времени
Свойство однородности
времени отражает возможность повторения физического процесса через любой
промежуток времени.
В отличие от
пространства, время необратимо, так как идёт строго из прошлого через настоящие
к будущему. Назад не вернуться, в будущее, минуя настоящие, не попасть.
Теория струн и суперструн
В конце XX в. было
обосновано положение об 11 пространственно-временных измерениях в области
микромира в первые моменты рождения нашей Вселенной: 10 — пространственных и 1
— временное. Это теория струн или суперструн. Затем из них возникает
четырехмерный континуум, который состоит из трёх координат пространства и одной
координаты времени макромира, а остальные измерения оказываются «свернутыми» в
микромире.
Инвариативность законов
Инвариативность
законов – это независимость результата физического процесса от условий и
способа описания его каким-либо законом.
Существует
инвариантность законов природы по отношению к четырем типам преобразований:
1) Законы независимы
от переноса в пространстве.
2) Законы независимы
от вращения в пространстве.
3) Законы независимы
от сдвига во времени.
4) Законы независимы
от преобразования движения.
Из-за этого со
свойствами пространства и времени связаны законы сохранения, которые
определяют свойства системы, которые не меняются в процессе преобразования
некоторых физических величин. А эти самые физические величины выражают какой-то
конкретный вид симметрии. Это демонстрирует известная теорема, которую доказала
немецкий математик Эмми Нётер (1882—1935).
Однородность времени
– закон сохранения энергии.
Однородность
пространства – закон сохранения импульса.
Изотропность
пространства – закон сохранения момента импульса.
Отмеченные законы
трактуются как всеобщие, и до сих пор не найдено ни одного исключения.
Считается, что вся совокупность законов сохранения выражает неизменность
движущейся материи, принцип ее несотворимости и неуничтожимости.
Специальная теория относительности
Эйнштейна о том, что свойства пространства и времени тесно связаны с движением,
приводит к мысли, что каждому виду движения соответствуют свои
пространственно-временные характеристики. Эти понятия отражают специфику
проявления пространственно-временных свойств объектов, принадлежащих к разным
сферам бытия материи. Метрические (количественные) и топологические
(качественные) свойства пространства и времени в таких объектах могут быть
существенно отличными.
Топологические свойства пространства
Топологические свойства – это свойства,
изучающие непрерывность пространств, остающихся неизменными при любой
деформации.
Свойство непрерывности
пространства говорит о том, что в пространстве не существует «разрывов». Но
стоит отметить, что пространству свойственна относительная разрывность, то есть
некоторые объекты разных размеров могут существовать вместе.
Свойство протяжённости
пространства определяет долю пространства, занимаемую каким-то объектом.
Благодаря этому свойству объекты могут находиться рядом друг с другом.
Свойство структурированности
пространства определяет положение (координацию) объектов относительно
друг друга или окружения.
Свойство бесконечности
пространства.
Метрические свойства пространства и времени
численно описывают топологические свойства объектов для работы с ними в
физических задачах.
Топологические свойства времени
Свойство одномерности времени описывает
событие одной временной координатой. Такой координатой могут послужить слова:
«сегодня», «завтра», «вчера».
Свойство непрерывности времени описывает
отсутствие возможности остановки времени и каких-то «разрывов» в нём.
Свойство
упорядоченности времени говорит о том, что во времени существует строгий
порядок. Прошлое > Настоящее > Будущее.
Свойство
однонаправленности времени отражает невозможность изменить упорядоченность
времени.
Источники информации
1. https://naked-science.ru/article/nakedscience/vselennaya-desyati-izmereniy
2. https://clck.ru/32yT4F
3. https://www.test-uz.ru/articles.php?id=79
4. https://habr.com/ru/post/168133/
5. https://clck.ru/32yT5S
