10. Философские проблемы теории относительности. Пространство и время в классической и современной картинах мира.

В наиболее отчетливой форме представления о пространстве и времени сложились в виде двух противоположных концепций:

1) Классическая картина мира, субстанциальная концепция пространства и времени

Первая концепция допускала существование пространства как некоторой пустоты, не связанной с материальными предметами, а время представлялось самостоятельной сущностью, не связанной с материей и пространством.

Эта концепция господствовала в классической науке до начала ХХ в.

Наибольший вклад в развитие данной концепции сделал Ньютон, искавший при создании классической механики универсальную систему отсчета, относительно которой происходит механическое движение тел. В качестве такой универсальной системы он и выбрал пространство. По Ньютону, пространство суть пустое абсолютное вместилище, в котором располагаются все тела как нечто внешнее по отношению к нему. Все тела обладают протяженностью независимо от существования других тел. Ньютон полагал, что пространство трехмерно, непрерывно, однородно и изотропно. Его различные части ничем не отличаются друг от друга, и, значит, пространственные отношения были всюду одними и теми же и описывались единой геометрией - геометрией Евклида. Время суть чистая длительность, присущая любому единичному явлению самому по себе. Оно также абсолютно. Всюду в пространстве существует единое "мировое" время, не зависящее от выбора системы координат и взаимного движения тел. Ньютоновские представления о пространстве и времени полностью удовлетворяли потребностям классической науки того времени, поэтому надолго укоренились в ней.

В классической науке в качестве оппонентов Ньютона выступали Лейбниц, Гюйгенс, Дидро и др, которые считали, что не мыслимо пространство и время, оторванные от вещей. Согласно Лейбницу, пространство и время не могут существовать вне материи и процессов, происходящих в ней. Лейбниц выступал против Ньютоновского понимания чистой протяженности и чистой длительности. С точки зрения диалектического материализма пространство и время неразрывно связаны между собой и с движущейся материей, формами существования которой они являются. По этой концепции бытие вне времени есть такая же величайшая бессмыслица, как бытие вне пространства, пространство и время без материи - пустые представления, абстракции, существующие только в нашей голове.

Конечно, в диалектико-материалистической концепции раскрыта сущность пространства и времени в основном с общефилософских позиций. Однако с развитием современной науки ее выводы получили естественнонаучное подтверждение.

2) Современная картина мира, реляционная концепция пространства и времени

В классической науке геометрия Евклида считалась верной и незыблемой, в ней говорилось, что пространство может быть только прямолинейным. На евклидову геометрию опирались практически все ученые, так как ее положения прекрасно подтверждались на практике. Исключением не был и Ньютон в создании своей механики. Но в 1926 г. появилась неевклидова геометрия Лобачевского, основанная на более глубоком понимании материи. Затем появились сферическая геометрия Римана и геометрия Гаусса. Таким образом, стало ясно, что геометрия Евклида не является абсолютной истиной. Новые геометрии доказали неоднородность и многомерность пространственных характеристик.

Успехи естественных наук, приведших к открытию материи в состоянии поля, математических знаний, открывших неевклидовы геометрии, а также достижения философского материализма являлись фундаментом, на котором возникло диалектико-материалистическое учение об атрибутах материи.

В диалектическом материализме категории пространства и времени признаются отражающими внешний мир, они отражают общие свойства и отношения материальных объектов и поэтому имеют общий характер - ни одно материальное образование немыслимо вне времени и пространства.

В физике же до 1905г. такой теории не существовало, имелось множество фактов, догадок, но все выдвигаемые теории содержали лишь осколки истины, многие появлявшиеся теории противоречили друг другу. Такое положение вещей имело место вплоть до опубликования Эйнштейном своих работ.

В 1905 г. Эйнштейн сформулировал «Специальную теорию относительности». В ней Эйнштейн от­казывается от ньютоновского представления об абсолютном про­странстве и времени, существующих независимо от движущейся материи, и формулирует принцип их неразрывного существова­ния, выражаемого в понятии «четырехмерный пространственно-временной континуум». По словам Эйнштейна: «Раньше полагали, что если бы из вселенной исчезла вся материя, то пространство и время сохранились, теория относительности утверждает, что вместе с материей исчезнет и пространство и время». В рамках СТО утверждается связь между матерей и временем и формирующиеся на базе этого релятивистские эффекты, показывающие пространственно-временные характеристики тел, обнаруживаемые только на ско­ростях, сравниваемых со скоростью света:

- Сокращение линейных размеров тела в направлении его движения. Чем больше скорость, тем меньше становятся размеры тела. Если бы тело двигалось со скоростью света, то наблюдаемая длина тела была бы равна нулю.

- Увеличение массы быстродвижущегося тела. Масса движу­щегося тела с точки зрения неподвижного наблюдателя больше массы покоя того же тела. Чем ближе скорость тела к скорости света - тем больше возрастает масса. Если бы скорость движуще­гося тела была равна скорости света, то масса тела возросла бы до бесконечности.

- Замедление времени в быстродвижущихся телах. В быстро летящей ракете время будет протекать медленнее, чем для непод­вижного наблюдателя.

В рамках общей теории относительности (1916 г.) Эйнштейн постули­рует принцип эквивалентности гравитационной и инертной масс, и приходит к выводу, что изменение пространственно-временных характеристик тел происходит не только при движении со скоро­стью, приближенной к скорости света, но и в гравитационных полях. Массы, создающие гравитационные поля искривляют про­странство и меняют течение времени. Реальное пространство оказывается вовсе не плоскостным, евклидовым, а искривлен­ным. Коэффициент кривизны зависит от силы тяготения в данной точке пространства. Земля как тело, обладающее достаточно большой массой, создает вокруг себя искривленное пространст­во, которое и заставляет все тела падать на землю. Под действием сильных гравитационных полей происходит не только искривле­ние пространства, но и замедление хода времени.

Работы Эйнштейна наряду с громадным значением в физике имеют, также, большое философское значение. Очевидность этого следует из того, что теория относительности связана с такими понятиями как материя, пространство, время и движение, а они являются одними из фундаментальных философских понятий. Диалектический материализм нашел аргументацию своим представлениям о пространстве и времени в теории Эйнштейна.

Более того теория относительности позволила сделать громадный шаг вперед в описании окружающего нас мира, объединив бывшие обособленными понятия материи, движения, пространства и времени.