O que é tempo?
Formação de rede
Conclusão SRT
Derivação de GR (Relatividade Geral)
Em busca do universo
ok me mostre o universo
O que é preciso?
Mas é hora? Cem anos atrás, Albert Einstein publicou a relatividade geral, uma teoria brilhante e elegante que sobreviveu a um século e descobriu a única maneira bem sucedida para descrição espaço-tempo (contínuo espaço-tempo ).

Existem muitos pontos diferentes na teoria que indicam que a relatividade geral não é o último ponto na história do espaço-tempo. De fato, embora eu goste da GR como uma teoria abstrata, cheguei a pensar que ela pode ter nos desviado do caminho de conhecer a verdadeira natureza do espaço e do tempo por um século.

Venho pensando na estrutura do espaço e do tempo há pouco mais de quarenta anos. No início, como um jovem físico teórico, simplesmente aceitei a formulação matemática de Einstein do problema da relatividade especial e geral, e também fiz alguns trabalhos em teoria quântica de campos, cosmologia e outros campos baseados nela.

Mas há cerca de 35 anos, em parte inspirado pela minha experiência em áreas técnicas, comecei a explorar mais detalhadamente as questões fundamentais da ciência teórica, que iniciou minha longa jornada além das equações matemáticas tradicionais e usando cálculos e programas como os principais modelos em Ciência. Pouco tempo depois, descobri que mesmo programas muito simples podem demonstrar comportamento complexo e então, anos depois, descobri que sistemas de qualquer tipo podem ser representados em termos desses programas.

Encorajado por esse sucesso, comecei a me perguntar se isso poderia estar relacionado ao mais importante questões científicas- a teoria física de tudo.

Em primeiro lugar, essa abordagem não parecia muito promissora - mesmo porque os modelos que estudei (autômatos celulares) pareciam funcionar de uma maneira que contradizia completamente tudo o que eu sabia da física. Mas por volta de 1988, na época em que saiu a primeira versão do Mathematica, comecei a perceber que se eu mudasse minhas ideias sobre espaço e tempo, talvez isso me levasse a algo.

Uma teoria simples de tudo?

A partir do artigo, não parece nada óbvio que a teoria de tudo para o nosso universo seja simples. De fato, a história da física introduz dúvidas adicionais, porque quanto mais aprendemos, mais complicadas as coisas se tornam, pelo menos em termos do aparato matemático que introduzem. Mas, como observado, por exemplo, por teólogos há muitos séculos, há uma característica óbvia de nosso universo - há ordem nele. As partículas do nosso universo não apenas obedecem a algumas de suas próprias leis, mas também a um certo conjunto de leis gerais.

Mas quão simples pode ser uma teoria de tudo para o nosso universo? Digamos que podemos representá-lo como um programa, digamos na Wolfram Language. Qual será o tamanho desse programa? Será comparável ao tamanho do genoma humano, ou mais parecido com um sistema operacional em tamanho? Ou será muito menos?

Se eu tivesse respondido a essa pergunta antes de começar a explorar o universo computacional de programas simples, provavelmente teria respondido que tal programa deve ser algo muito complexo. No entanto, pude descobrir que no universo computacional, mesmo programas extremamente simples podem apresentar um comportamento arbitrariamente complexo (esse fato se reflete no princípio geral da equivalência computacional).

Estrutura de dados do universo

Mas como deve ser esse programa? Uma coisa é clara: se o programa pode realmente ser extremamente simples, então será pequeno demais para codificar explicitamente algumas das características óbvias do nosso universo, como massas de partículas, vários tipos de simetria ou mesmo dimensões espaciais. Todas essas coisas têm que emergir de alguma forma de algo mais baixo e mais fundamental.

Mas se o comportamento do universo é determinado por um programa simples, então qual é a estrutura dos dados com os quais esse programa trabalha? A princípio supus que deveria ser algo fácil de descrever, como a estrutura das células que aparece em um autômato celular. Mas mesmo que tal estrutura funcione bem para descrever modelos de várias coisas, parece que deve ser bastante implausível para modelos físicos fundamentais. Sim, é possível encontrar regras que apresentarão um comportamento que, em larga escala, não mostrará as propriedades óbvias da estrutura. No entanto, se a física pode de fato ser descrita por algum modelo simples, então parece que uma estrutura tão rígida para o espaço não pode ser incluída nela, e que as propriedades do espaço devem resultar de algo.

Então, qual é a alternativa? Precisamos de um conceito de nível mais baixo do que o espaço do qual ele nascerá. Também vamos precisar estrutura básica dados que serão tão flexíveis quanto possível. Venho pensando nisso há muitos anos, estudando uma ampla variedade de sistemas formais computacionais e matemáticos. Mas, no final, percebi que basicamente tudo o que encontrei pode ser representado de uma maneira - com redes.

Espaço como um gráfico

Então, o espaço pode ser feito de algo assim? Na física clássica e na relatividade geral, o espaço não é representado como consistindo de nada. É representado como algum tipo de construção matemática que serve como uma espécie de palco no qual há uma gama contínua de posições possíveis ocupadas por diferentes objetos.

No entanto, podemos dizer com certeza que o espaço é contínuo? Quando a mecânica quântica nasceu, era popular a ideia de que o espaço, como tudo o mais, fosse quantizado. Mas não estava claro como essa ideia poderia ser combinada com o SRT, de fato, não havia evidências claras da discrição do espaço. Quando comecei a fazer física nos anos 70, a discussão sobre a discrição do espaço não deu em nada, além disso foi provado experimentalmente que em escalas de até 10 -18 m (1/1000 do raio de um próton, ou atômetro) há nenhuma discrição. Após 40 anos e dezenas de bilhões de dólares gastos em aceleradores de partículas, em escalas de até 10-22 m (ou 100 yoctômetros), a discrição do espaço não foi descoberta.

No entanto, há uma opinião de que deve aparecer em uma escala próxima ao comprimento de Planck - 10 a 34 metros. Mas quando as pessoas pensam sobre isso, digamos, no contexto de redes de spin, gravidade em loop ou qualquer outra coisa, elas tendem a supor que tudo o que acontece lá está intimamente relacionado aos formalismos e conceitos da mecânica quântica.

Mas e se o espaço - provavelmente na escala de Planck - for apenas um bom e velho gráfico, desprovido de propriedades quânticas? Não parece muito impressionante, mas para configurar tal gráfico requer muito menos informação - basta dizer quais nós estão conectados a quais.

Mas como uma coisa dessas pode gerar espaço? Em primeiro lugar, de onde vem a aparente continuidade do espaço em grandes escalas? Na verdade, tudo é muito simples: isso pode ser resultado de um grande número de nós e conexões. Um pouco como o que acontece em líquidos - digamos, na água. Em pequena escala, podemos observar moléculas correndo ao redor movimento térmico. No entanto, o efeito de escala faz com que todas essas moléculas deem origem ao que percebemos como um fluido contínuo.

Aconteceu que em meados dos anos 80 passei muito tempo estudando esse fenômeno - isso fazia parte do meu trabalho, no qual entendia a natureza da aparente aleatoriedade dos fluxos turbulentos de fluidos. Em particular, pude mostrar que se as moléculas são representadas como células de um autômato celular, então seu comportamento em larga escala será descrito com precisão por equações diferenciais para fluxos de fluidos.

E por isso, quando comecei a pensar na possibilidade da existência de uma subestrutura do espaço, que pode ser representada como uma rede, pensei que os mesmos métodos poderiam ser usados ​​aqui, e que isso poderia reduzir as equações GR de Einstein a outras, níveis muito mais baixos.

Talvez não haja nada além de espaço

Bom. Suponha que o espaço seja uma rede. Mas o que se pode dizer sobre todas as coisas localizadas no espaço? O que pode ser dito sobre elétrons, quarks, prótons e assim por diante? Conceitos físicos padrão dizem que o espaço é um palco no qual partículas, cordas ou qualquer outra coisa estão localizadas. No entanto, esta representação torna-se muito complexa. Mas existe uma opção mais simples: talvez tudo em nosso universo seja feito de espaço.

Nos últimos anos de sua vida, Einstein ficou bastante fascinado com essa ideia. Ele acreditava que talvez partículas como os elétrons pudessem ser consideradas como algo como buracos negros, que consistem apenas em espaço. No entanto, baseando-se apenas no formalismo da relatividade geral, Einstein não conseguiu desenvolver essa ideia, pelo que foi abandonada.

E aconteceu que cem anos antes disso, ideias semelhantes viviam na mente de algumas pessoas. Estes foram os tempos antes do SRT, quando as pessoas pensavam que o espaço era preenchido com um meio fluido - éter (ironicamente, agora estamos de volta ao modelo de espaço preenchido - o campo de Higgs, flutuações quânticas no vácuo e assim por diante). Enquanto isso, entendia-se que havia diferentes tipos de átomos correspondendo a diferentes elementos químicos. E foi sugerido (em particular por Kelvin) que átomos diferentesé possível comparar vários nós do éter.

Esta é uma ideia interessante, embora errada. Mas ao pensar no espaço como uma rede, pode-se considerar uma ideia semelhante: talvez as partículas correspondam a certas estruturas de rede. Talvez tudo o que existe no universo seja uma rede, e algumas estruturas dessa rede correspondam à matéria. Tais coisas podem ser facilmente encontradas no campo de um autômato celular. Mesmo que cada célula obedeça a algumas regras simples, certas estruturas com propriedades próprias aparecem no sistema - assim como partículas com a física de interação entre si.

Como tudo isso pode ser implementado em redes é um tópico separado e muito grande. No entanto, primeiro devemos discutir um assunto muito coisa importante- Tempo.

O que é tempo?

No século 19 havia conceitos de espaço e tempo. Ambos foram descritos por coordenadas e, com a ajuda de alguns formalismos matemáticos, apareceram de maneira semelhante. No entanto, a ideia de que espaço e tempo são, de alguma forma, a mesma coisa não estava em voga. Mas então Einstein apareceu com a relatividade geral, e as pessoas começaram a falar sobre espaço-tempo, no qual espaço e tempo são as facetas de um único conceito.

Traz muitos significados para o SRT, em que, por exemplo, o movimento com velocidade variável é a essência da rotação no espaço-tempo quadridimensional. E durante todo este século os físicos consideraram o espaço-tempo como uma espécie de entidade na qual espaço e tempo não têm diferenças fundamentais.

Mas agora as coisas ficam um pouco mais complicadas. Afinal, pode haver muitos lugares na rede onde você pode aplicar uma regra semelhante. Então, o que determina a ordem em que cada fragmento é processado?

Essencialmente, cada ordenação possível corresponde ao seu próprio fluxo temporal. E pode-se imaginar uma teoria em que todos os fluxos tenham um lugar para estar, e nosso universo tenha uma história múltipla.

Mas podemos prescindir desta hipótese. Em vez disso, é bem possível que haja apenas um fio de tempo - e isso se correlaciona bem com o que sabemos sobre o mundo, com nossa experiência. E para entender isso, temos que fazer algo como o que Einstein fez quando formulou a SRT: temos que apresentar um modelo mais realista do que um observador pode ser.

Escusado será dizer que qualquer observador real deve ser capaz de existir em nosso universo. Assim, se o universo é uma rede, então o observador deve fazer parte dessa rede. Recordemos agora o permanente pequenas mudanças que ocorrem na rede. Para saber que tal mudança (atualização) ocorreu, o próprio observador deve ser alterado (atualizado).

E é aqui que as coisas ficam interessantes. Se a rede se comporta como não distorcida em um espaço de maior dimensão d espaço dimensional, então o número de nós será sempre aproximadamente rd. Mas se o comportamento for como o espaço curvo (como na relatividade geral), haverá um termo de correção proporcional a isso objeto matemático, como o tensor de Ricci. E isso é muito interessante, porque o tensor de Ricci só aparece nas equações de Einstein.

Há muitas dificuldades matemáticas aqui. É necessário considerar os caminhos mais curtos - as linhas geodésicas da rede. Deve ser entendido como fazer qualquer coisa não apenas no espaço, mas também na rede ao longo do tempo. Também é necessário entender em que medida as propriedades da rede se manifestam.

Ao retirar resultados matemáticosé importante poder obter diferentes tipos de médias. Em essência, isso é semelhante a derivar equações para um líquido a partir da dinâmica das moléculas: você precisa ser capaz de obter a média de um determinado intervalo valores aleatórios em interações de baixo nível.

Mas a boa notícia é que há um grande número de sistemas construídos até mesmo em regras extremamente simples que são como os dígitos de pi, ou seja, para qualquer propósito aplicado, eles são bastante aleatórios. Acontece que mesmo que as características da rede causal sejam completamente determinadas para alguém que conhece o estado inicial da rede, então a maioria dessas características será, de fato, aleatória.

Aqui está o que terminamos. Se introduzirmos a suposição de aleatoriedade microscópica efetiva e assumirmos que o comportamento do sistema como um todo não leva a uma mudança em todas as dimensões limitantes, segue-se que o comportamento de escala do sistema satisfaz as equações de Einstein!

Acho muito interessante. As equações de Einstein podem ser derivadas de praticamente nada. Isso significa que essas redes simples reproduzem as características da gravidade que conhecemos física moderna.

Há uma série de detalhes que não se encaixam no formato deste artigo. Eu expressei muitos deles há um tempo atrás no NKS, especialmente nas notas no final.

Algumas das coisas podem valer a pena mencionar. Em primeiro lugar, vale a pena notar que essas redes básicas não são apenas representadas no espaço usualmente definido continuamente, mas também não definem conceitos topológicos como dentro e fora. Todos esses conceitos são corolários e deriváveis.

Quando se trata de derivar as equações de Einstein, os tensores de Ricci nascem de linhas geodésicas na rede juntamente com o crescimento de esferas que se originam de todos os pontos da linha geodésica.

As equações de Einstein resultantes são as equações de Einstein para o vácuo. Mas como no caso de ondas gravitacionais, pode-se efetivamente separar as características do espaço associadas à matéria e, em seguida, obter as equações de Einstein completas em termos de matéria-energia-momento.

Enquanto escrevo isso, percebo com que facilidade caio na “linguagem dos físicos” (provavelmente pelo fato de ter estudado física na juventude...). Mas basta dizer que, em alto nível, o emocionante é que da simples ideia de redes e regras de substituição causalmente invariantes pode-se derivar as equações da relatividade geral. Fazendo surpreendentemente pouco, obtemos a estrela mais brilhante da física do século 20: a relatividade geral.

Partículas, mecânica quântica e muito mais

É ótimo poder deduzir a relatividade geral. Mas a física não termina aí. Outra parte muito importante é a mecânica quântica. Receio não poder expandir este tópico no escopo deste artigo, mas parece que partículas como elétrons, quarks ou bósons de Higgs devem ser representadas como algumas regiões especiais da rede. Em um sentido qualitativo, eles podem não diferir muito dos "nós de éter" de Kelvin.

Mas então seu comportamento deve seguir as regras que conhecemos da mecânica quântica - ou, mais especificamente, da teoria quântica de campos. Característica chave a mecânica quântica é que ela pode ser formulada em termos de múltiplos comportamentos, cada um dos quais está associado a uma certa amplitude quântica. Não estou totalmente claro sobre tudo isso, mas há uma dica de que algo semelhante está acontecendo ao observar a evolução da rede com as várias sequências possíveis de substituições de baixo nível.

Minhas modelo de rede, estritamente falando, não tem amplitudes quânticas. É mais semelhante (mas não exatamente) ao modelo clássico, de fato, probabilístico. E por meio século, as pessoas acreditaram que havia problemas praticamente insolúveis associados a esses modelos. Afinal, existe tal teorema de Bell, que diz que se não houver distribuições instantâneas não locais de informação, então não existe tal modelo de "variáveis ​​ocultas" que possa reproduzir os resultados da mecânica quântica observados experimentalmente.

Mas há observações fundamentais. É bastante claro o que a não-localidade significa em um espaço comum de alguma dimensão. Mas o que pode ser dito no contexto das redes? Tudo é diferente aqui. Porque tudo é determinado apenas por conexões. E embora a rede possa parecer tridimensional em grande escala, ainda é possível que existam alguns "fios" conectando algumas áreas que seriam separadas umas das outras sem eles. E um pensamento me assombra - há razões para acreditar que esses fios podem ser gerados por estruturas semelhantes a partículas que se propagam na rede.

Em busca do universo

Bem, acontece que alguns modelos baseados em rede podem reproduzir os modelos da física moderna. Mas por onde começar a busca por um modelo que reproduza com precisão nosso universo?

O primeiro pensamento é começar com a física existente e tentar adaptar as regras de engenharia aplicadas para replicá-la. Mas este é o único caminho? Mas e se começarmos a listar todas as regras possíveis, procurando entre elas aquelas que descrevem nosso universo?

Antes de começar a estudar o universo computacional de programas simples, eu teria pensado que esta é uma ideia maluca: as regras do nosso universo não podem ser simples o suficiente para serem encontradas por uma simples enumeração. Mas depois de ver o que está acontecendo no universo computacional e ver alguns outros exemplos onde coisas incríveis foram encontradas com apenas uma busca de força bruta, percebi que estava errado.

Mas o que acontecerá se alguém realmente começar a realizar tal busca? Aqui está uma seleção de redes obtidas após um número bastante pequeno de etapas, usando todas as regras possíveis de um tipo muito simples:

Algumas dessas redes claramente não correspondem ao nosso universo. Eles simplesmente congelaram após algumas iterações, ou seja, o tempo neles, de fato, parou. Ou a estrutura de seu espaço era muito simples. Ou eles tinham um número infinito de dimensões. Ou algum outro problema.

É ótimo que com uma velocidade tão incrível possamos encontrar aquelas regras que claramente não se encaixam no nosso universo. E dizer que esse objeto em particular é o nosso universo é muito mais Tarefa desafiante. Porque mesmo que você simule um grande número de etapas, será incrivelmente difícil mostrar que o comportamento desse sistema demonstra a mesma coisa que as leis físicas nos dizem sobre os primeiros momentos da vida do universo.

Embora haja uma série de coisas encorajadoras. Por exemplo, esses universos podem nascer com um número virtualmente infinito de dimensões e então gradualmente se contrair para um número finito de dimensões, potencialmente eliminando a necessidade de inflação explícita no universo inicial.

E se você pensar em um nível mais alto, lembre-se de que, se você usar modelos muito simples, haverá uma grande distância entre "modelos vizinhos", de modo que, provavelmente, esses modelos reproduzirão com precisão construções físicas conhecidas, ou estará longe da verdade.

Ao final, é preciso reproduzir não apenas as regras, mas também o estado inicial do universo. E uma vez que a conhecemos, podemos conhecer fundamentalmente a evolução exata do universo. Então isso significa que se poderia saber imediatamente tudo sobre o universo? Definitivamente não. Por causa de um fenômeno que chamo de "irredutibilidade computacional", o que implica que, se você conhece as regras e o estado inicial de um sistema, ainda pode exigir uma quantidade irredutível de trabalho computacional para rastrear cada etapa do sistema para descobrir o que é fazendo.

No entanto, existe a possibilidade de alguém encontrar uma regra simples e um estado inicial dizendo " Olha, este é o nosso universo!"Nós encontraríamos nosso universo no espaço de todos universos possíveis.

Claro, este seria um dia significativo para a ciência.

Mas haveria muitas outras perguntas. Por que essa regra em particular e não outra? E por que nosso universo deveria ter uma regra que aparece cedo o suficiente em nossa lista de todos os universos possíveis que podemos encontrar por simples enumeração?

Pode-se pensar que são as peculiaridades do nosso universo e o fato de estarmos nele que nos forçarão a formar as regras de enumeração para que o universo apareça cedo o suficiente. Mas, no momento, acho que as coisas deveriam ser muito mais extravagantes, como, por exemplo, no caso de um observador no universo - toda a grande classe de regras possíveis não triviais para universos são de fato equivalentes, então você pode escolher qualquer um deles e obter exatamente os mesmos resultados são apenas diferentes.

ok me mostre o universo

Mas tudo isso é apenas suposição. E até encontrarmos um candidato para o domínio do nosso universo, provavelmente não vale a pena gastar muito tempo discutindo essas coisas.

Tão bom. Qual é a nossa posição atual em tudo isso? A maior parte do que foi discutido agora, eu entendi em algum lugar no século 99 - alguns anos antes do final de Um Novo Tipo de Ciência. E mesmo que eu tenha escrito linguagem simples, e não no formato de um artigo de física, consegui abordar os principais pontos desse tópico no nono capítulo do livro, acrescentando alguns detalhes técnicos nas notas ao final.

Mas depois que o livro foi concluído em 2002, comecei a trabalhar em problemas físicos novamente. Seria engraçado dizer que havia um computador no meu porão que estava procurando por uma teoria física fundamental. Mas eis o que ele realmente fez: listou possíveis regras de vários tipos e tentou descobrir se seu comportamento atendia a certos critérios que as tornariam plausíveis como modelos da física.

Fiz este trabalho com muito cuidado, tirando ideias de casos simples, movendo-se consistentemente para outros mais realistas. Havia muitas questões técnicas. Como representar grandes sequências evolutivas de gráficos. Ou como reconhecer rapidamente padrões sutis que mostram que uma regra não se encaixa em nosso universo.

O trabalho cresceu para milhares de páginas quando apresentado em formato impresso, aproximando-se gradualmente do entendimento básico do que os sistemas baseados em rede podem fazer.

De certa forma, foi uma espécie de hobby que fiz paralelamente à rotina de gestão da empresa e seu desenvolvimento tecnológico. E havia outra distração. Por muitos anos me preocupei com o problema do conhecimento computacional e a construção de um motor que pudesse implementá-los de forma abrangente. E pelos resultados do meu trabalho em Um Novo Tipo de Ciência, estou convencido de que isso é possível e que agora é o momento certo para implementá-lo.

Em 2005, ficou claro que de fato era possível implementá-lo e, por isso, decidi me dedicar a essa direção. O resultado é Wolfram|Alpha. E assim que o Wolfram|Alpha foi lançado, ficou claro que muito mais poderia ser feito - e dediquei minha década mais produtiva à criação de um enorme sistema de ideias e tecnologias que possibilitaram a implementação da Wolfram Language em sua forma atual e, como bem como muitas outras coisas.

Fazer física ou não - eis a questão

Mas durante esta década eu não estudei física. E quando olho para o sistema de arquivos do meu computador agora, vejo um grande número de cadernos com materiais de física, agrupados com os resultados que obtive, todos abandonados e intocados desde o início de 2005.

Devo voltar às questões de física? Eu definitivamente quero isso. Embora existam outras coisas que eu gostaria de implementar.

eu gastei a maioria de sua vida, trabalhando muito grandes projetos. E tenho trabalhado duro, planejando o que vou fazer, tentando planejar para a próxima década. Às vezes eu adiava projetos porque a tecnologia ou infraestrutura que existia naquela época ainda não estava pronta para eles. Mas assim que comecei a trabalhar em um projeto, prometi a mim mesmo encontrar uma maneira de concluí-lo com sucesso, mesmo que levasse muitos anos de trabalho duro para completá-lo.

No entanto, a busca por uma teoria física fundamental talvez seja um pouco diferente dos projetos em que trabalhei antes. De certa forma, os critérios para seu sucesso são muito mais rigorosos: ou ele resolve o problema e encontra uma teoria, ou não. Sim, pode-se encontrar muitos conceitos abstratos interessantes da teoria emergente (como na teoria das cordas). E é provável que tal estudo produza resultados colaterais interessantes.

Mas ao contrário da criação de tecnologias ou pesquisa campos científicos, a formulação do conteúdo deste projeto está além do nosso controle. Seu conteúdo é determinado pelo nosso universo. E, muito possivelmente, estou errado em minhas suposições sobre como nosso universo funciona. Ou talvez eu esteja certo, mas há uma barreira quase intransponível devido à irredutibilidade computacional que nos priva da capacidade de conhecer essa área.

Alguns podem dizer que existe a possibilidade de encontrarmos algum universo que se pareça com o nosso, mas nunca saberemos se é realmente nosso. Eu realmente não me importo muito com isso. Eu acho que existem anomalias suficientes na física existente atribuídas a coisas como matéria escura, cuja explicação nos dará total confiança que encontramos a teoria correta. Seria ótimo se você pudesse fazer um palpite e testá-lo rapidamente. Mas no momento em que derivamos todas as massas de partículas aparentemente arbitrárias e outras características notáveis física, pode-se ter certeza de que estamos lidando com uma teoria correta.

Durante muitos anos, foi divertido perguntar aos meus amigos se eu deveria lidar com as questões fundamentais da física. E eu obtive três tipos completamente diferentes de respostas.

A primeira é simples: Você deve estar fazendo isso!"Eles disseram que o projeto era o projeto mais empolgante e importante imaginável e não conseguiam entender por que teriam que esperar mais um dia antes de iniciá-lo.

O segundo tipo de respostas: " Por que você quer fazer isso?"Então eles dizem algo como 'Por que não resolver o problema? inteligência artificial, ou engenharia molecular, imortalidade biológica, ou, de acordo com pelo menos, para não construir uma enorme empresa multibilionária? Por que fazer algo tão abstrato e teórico quando você pode fazer algo essencial e, assim, mudar o mundo?

E há um terceiro tipo de respostas - altamente esperadas, se tivermos em mente a história da ciência. Principalmente vem de meus amigos físicos, e é uma combinação de " Não perca seu tempo com isso!" e " Por favor, não faça isso".

O fato é que a abordagem atual da física fundamental, baseada na teoria quântica de campos, tem quase 90 anos. Ele teve vários sucessos, mas não nos levou a uma teoria física fundamental. Mas para a maioria dos físicos modernos, a abordagem atual é a essência da própria física. E quando eles ouvem sobre o que estou trabalhando, eles pensam que é algo tão estranho, como se não fosse realmente física.

E alguns dos meus amigos estão apenas dizendo: " Espero que não tenha sucesso, porque então tudo em que trabalhei irá por água abaixo.". Bem, sim, muito do que for feito não terá sentido. Mas você sempre corre esse risco quando está engajado em um projeto em que a natureza decide o que é certo e o que não é. Mas devo dizer que mesmo se você puder encontrar uma teoria física verdadeiramente fundamental, ainda haverá um campo muito grande para o trabalho da teoria quântica de campos, por exemplo, a explicação de vários efeitos em escalas com as quais estamos trabalhando atualmente em aceleradores de partículas.

O que é preciso?

Então, bem, se eu iniciar um projeto para encontrar uma teoria física fundamental, então o que devo fazer? Este é um projeto complexo que exigirá não apenas a mim, mas também um grupo diversificado de pessoas talentosas.

Se vai dar certo, eu não sei, mas acho que vai ser bem interessante assistir, e pretendo apresentá-lo em um formato transparente, tornando-o o mais acessível e educativo possível (claro, isso será um contraste encorajador com aquele regime eremita, no qual trabalhei em Um Novo Tipo de Ciência por dez anos).

É claro que não posso saber o quão complexo é esse projeto e se ele trará resultados. Em última análise, depende do que o nosso universo realmente é. Mas com base no que fiz há dez anos, tenho um plano claro de por onde começar e que tipo de pessoas reunir como parte da mesma equipe.

Isso exigirá bons cientistas e engenheiros/engenheiros aplicados. Muito trabalho precisará ser feito no desenvolvimento de algoritmos para a evolução das redes e sua análise. Tenho certeza de que isso exigirá teoria dos grafos, geometria moderna, teoria dos grupos e, talvez, alguns outros ramos da álgebra abstrata. E eu não ficaria surpreso se um grande número de outras áreas da matemática e da ciência da computação teórica estivessem envolvidos como resultado.

Isso exigirá física complexa e séria, com uma compreensão dos fundamentos da teoria quântica de campos, teoria das cordas e, possivelmente, seções como redes de spin. Provavelmente também exigirá os métodos da física estatística e seus métodos modernos. fundações teóricas. Será necessária uma compreensão da relatividade geral e da cosmologia. E, se as coisas correrem bem, será necessário trabalhar em um grande número de diferentes experimentos físicos, bem como a sua interpretação.

Também haverá problemas técnicos - para entender, por exemplo, como realizar um grande trabalho computacional em redes e visualizar os resultados. Mas desconfio que os maiores problemas estarão na construção do prédio. nova teoria e entender o que é necessário para estudar vários tipos sistemas de rede que quero explorar. Não será supérfluo o apoio das áreas existentes. Mas no final, suspeito, exigirá a construção de uma estrutura intelectual significativamente nova, que não será como nada que existe agora.

Mas é hora?

Agora é o momento certo para implementar tal projeto? Talvez devêssemos esperar até que os computadores tenham mais poder de computação. Ou quando certas áreas da matemática avançam mais. Ou até que mais algumas perguntas da física sejam respondidas.

Não tenho certeza. Mas não vejo obstáculos intransponíveis, mas apenas que este projeto exigirá esforços e recursos. E quem sabe: talvez seja mais fácil do que pensamos, e nós, olhando para trás, vamos nos perguntar por que ninguém fez isso antes.

Um de pontos chave que levou à relatividade geral 100 anos atrás foi o quinto postulado de Euclides (" linhas paralelas nunca se cruzam") podem não se sustentar no universo real, permitindo a existência de espaço curvo. Mas se minhas suspeitas sobre o cosmos e o universo estiverem corretas, isso significa que na verdade existem mais problema fundamental nos fundamentos de Euclides - em suas primeiras definições. Afinal, se houver uma rede subespacial discreta, as suposições de Euclides sobre pontos e linhas que podem ocupar qualquer posição espacial simplesmente não estão corretas. Adicionar etiquetas

INTRODUÇÃO

Mais de 2.500 anos se passaram desde o início da compreensão do tempo e do espaço, no entanto, o interesse pelo problema e as disputas de filósofos, físicos e representantes de outras ciências em torno da definição da natureza do espaço e do tempo não diminuem ao mesmo tempo. tudo. O interesse significativo no problema do espaço e do tempo é natural e lógico, a influência desses fatores em todos os aspectos da atividade humana não pode ser superestimada. O conceito de espaço-tempo é a propriedade mais importante e misteriosa da Natureza ou, pelo menos, da natureza humana. A noção de espaço-tempo sufoca nossa imaginação. Não é à toa que as tentativas dos filósofos da antiguidade, dos escolásticos da Idade Média e dos cientistas modernos, que têm conhecimento das ciências e experiência em sua história, de compreender a essência do tempo-espaço não deram respostas inequívocas para as questões colocadas.

O materialismo dialético procede do fato de que "não há nada no mundo além de matéria em movimento, e a matéria em movimento não pode se mover senão no espaço e no tempo". Espaço e tempo, aqui atuam como formas fundamentais da existência da matéria. A física clássica considerava o contínuo espaço-tempo como uma arena universal da dinâmica dos objetos físicos. No século passado, representantes da física não clássica (física de partículas, física quântica etc.) apresentam novas ideias sobre espaço e tempo, ligando inextricavelmente essas categorias entre si. Surgiram vários conceitos: de acordo com alguns, não há nada no mundo, exceto o espaço curvo vazio, e os objetos físicos são apenas manifestações desse espaço. Outros conceitos afirmam que espaço e tempo são inerentes apenas a objetos macroscópicos. Junto com a interpretação do tempo-espaço pela filosofia da física, existem inúmeras teorias de filósofos que aderem a visões idealistas, por exemplo, Anri Bergson argumentou que o tempo só pode ser conhecido por intuição não racional, e conceitos científicos que representam o tempo como tendo qualquer direção interpretando mal a realidade.

É aconselhável iniciar o estudo com as ideias da filosofia natural antiga, analisando depois todo o processo de desenvolvimento das ideias espaço-temporais até os dias de hoje.

DESENVOLVIMENTO DE IDEIAS SOBRE ESPAÇO - TEMPO ANTES DO INÍCIO DO SÉCULO XX.

O conceito de espaço e tempo na filosofia antiga.

O conceito de tempo surgiu com base na percepção de uma pessoa de uma mudança de eventos, uma determinada mudança nos estados dos objetos e o ciclo de vários processos. As ideias da ciência natural sobre espaço e tempo percorreram um longo caminho de formação e desenvolvimento. O primeiro deles surgiu da existência óbvia na natureza e, antes de tudo, no macrocosmo de corpos físicos sólidos que ocupam um certo volume. Idéias racionais que são consistentes com as idéias atuais sobre tempo - espaço podem ser encontradas nos ensinamentos de quase todos os pensadores antigos. Assim, já nos ensinamentos de Heráclito, o lugar central é ocupado pela ideia de mudança universal - entramos no mesmo rio e não entramos. Na análise das antigas doutrinas do espaço e do tempo, nos concentraremos nas duas mais amplamente investigadas nesta questão: o atomismo de Demócrito e o sistema de Aristóteles.

A doutrina atomística foi desenvolvida pelos materialistas da Grécia Antiga, Leucipo e Demócrito, e em muitos aspectos antecipou as descobertas fundamentais dos cientistas do século passado. De acordo com essa doutrina, toda diversidade natural consiste nas menores partículas de matéria (átomos) que se movem, colidem e se combinam no espaço vazio. Átomos (existência) e vazio (não existência) são os primeiros princípios do mundo. Os átomos não surgem e não são destruídos, sua eternidade decorre da ausência de um começo no tempo. Os átomos se movem no vazio por um tempo infinito, o que corresponde a um tempo infinito. De acordo com Demócrito, os átomos são fisicamente indivisíveis devido à densidade e ausência de vazio neles. O próprio conceito foi baseado em átomos, que, em combinação com o vazio, formam todo o conteúdo do mundo real. Esses átomos são baseados em amers (o mínimo espacial da matéria). A ausência de partes em amers serve como critério de indivisibilidade matemática. Os átomos não se desfazem em amers, e estes não existem em estado livre. Isso coincide com as ideias da física moderna sobre os quarks. Descrevendo o sistema de Demócrito como uma teoria níveis estruturais matéria - física (átomos e vazio) e matemática (âmeros), estamos diante de dois espaços: um espaço físico contínuo como recipiente e um espaço matemático baseado em amers como unidades de escala de extensão da matéria. De acordo com o conceito atomístico de espaço, Demócrito desenvolveu ideias sobre a natureza do tempo e do movimento. Mais tarde, eles foram desenvolvidos por Epicuro em um sistema coerente. Propriedades consideradas de Epicuro movimento mecânico baseado na natureza discreta do espaço e do tempo. Por exemplo, a propriedade da isotaquia é que todos os átomos se movem na mesma velocidade. No nível matemático a essência da isotaquia é que no processo de mover os átomos passam um átomo de espaço por um átomo de tempo.

Aristóteles começa sua análise com a questão geral da existência do tempo, depois a transforma na questão da existência do tempo divisível. Uma análise mais aprofundada do tempo é realizada por Aristóteles já no nível físico, onde ele se concentra na relação entre tempo e movimento. Aristóteles mostra que o tempo é impensável, não existe sem movimento, mas não é movimento em si. Nesse modelo de tempo, o conceito relacional foi implementado pela primeira vez. Você pode medir o tempo e selecionar suas unidades de medida usando qualquer movimento periódico, mas para que o valor resultante seja universal, é necessário utilizar o movimento com velocidade máxima. Na física moderna, esta é a velocidade da luz, na filosofia antiga e medieval, é a velocidade da esfera celeste.

O espaço para Aristóteles atua como uma espécie de relação de objetos do mundo material, é entendido como uma categoria objetiva, como uma propriedade das coisas naturais. A mecânica de Aristóteles funcionava apenas em seu modelo do mundo. Foi construído sobre os fenômenos óbvios do mundo terreno. Mas este é apenas um dos níveis do cosmos de Aristóteles. Seu modelo cosmológico funcionava de forma heterogênea. espaço finito, cujo centro coincide com o centro da Terra. O cosmos foi dividido em dois níveis: terrestre e celestial. O nível terreno consistia em quatro elementos - terra, água, ar e fogo; celestial - de corpos etéreos que residem no infinito rotunda. Aristóteles conseguiu criar o modelo de espaço-tempo mais perfeito para seu tempo, que durou mais de dois milênios.

Desenvolvimento de ideias sobre espaço e tempo na física clássica.

O próximo passo significativo no desenvolvimento de ideias sobre a natureza do espaço e do tempo foi o trabalho de representantes da física clássica. Quanto aos antigos pesquisadores do mundo, para os representantes da física clássica, as ideias principais eram ideias comuns sobre espaço e tempo como sobre algum tipo de condição externa de ser em que a matéria é colocada e que seria preservada mesmo que a matéria desaparecesse. Tal visão possibilitou a formulação do conceito de espaço e tempo absolutos, que recebeu sua formulação mais distinta na obra de I. Newton “Mathematical Principles of Natural Philosophy”. Este trabalho determinou o desenvolvimento de todo o quadro das ciências naturais do mundo por mais de dois séculos. Formulou as leis básicas do movimento e definiu o espaço, tempo, lugar e movimento.

Revelando a essência do espaço e do tempo, Newton propõe distinguir entre dois tipos de conceitos: absoluto (verdadeiro, materialista) e relativo (aparência, ordinário) e lhes confere as seguintes características tipológicas:

“O tempo absoluto, verdadeiro, materialista em si mesmo e em sua essência, sem qualquer relação com nada externo, flui uniformemente e também é chamado de duração. Relativo, aparente ou comum, o tempo é uma medida externa exata ou mutável da duração compreendida pelos sentidos, usada na vida cotidiana em vez do verdadeiro tempo matemático, como: hora, dia, mês, ano ... " .

O espaço absoluto, em sua essência, não está conectado com os objetos nele colocados e, independentemente de qualquer coisa externa, permanece sempre o mesmo e imóvel. O espaço relativo é uma medida ou alguma parte móvel limitada, que é determinada por nossos sentidos de acordo com sua posição em relação a certos corpos, e que na vida cotidiana é tomada por um espaço fixo. O tempo e o espaço são, por assim dizer, receptáculos para si mesmos e para tudo o que existe. Com essa compreensão, o espaço e o tempo absolutos foram apresentados como alguns elementos autossuficientes do ser, existindo fora e independentemente de quaisquer processos materiais, como condições universais em que a matéria é colocada. Para Newton, o espaço e o tempo absolutos são a arena do movimento dos objetos físicos.

Essa visão está próxima da compreensão substancial do espaço e do tempo, embora Newton não os considere substâncias reais, como a matéria. Eles têm apenas um sinal de substância - a independência absoluta da existência e independência de quaisquer processos específicos. Mas eles não têm outro qualidade importante substâncias - a capacidade de gerar vários corpos, permanecer em sua base com todas as mudanças nos corpos. Newton reconhecia essa habilidade apenas para a matéria, que era considerada como uma coleção de átomos. É verdade que a matéria também é uma substância secundária depois de Deus, que criou o mundo, o espaço e o tempo e os colocou em movimento. Deus, sendo um ser não espacial e atemporal, não está sujeito ao tempo, no qual tudo é mutável e transitório. Ele é eterno em sua infinita perfeição e onipotência e é a verdadeira essência de todo ser. A categoria de tempo não se aplica a ele, Deus existe na eternidade, que é um atributo de Deus. A fim de realizar plenamente sua sabedoria e poder infinitos, ele criou o mundo do nada, cria a matéria e, com ela, o espaço e o tempo como condições para a existência da matéria. Mas algum dia o mundo implementará plenamente o plano de desenvolvimento divino estabelecido nele durante a criação, e sua existência cessará, e o espaço e o tempo desaparecerão junto com o mundo. E novamente haverá apenas a eternidade como um atributo de Deus e sua infinita onipresença. Opiniões semelhantes foram expressas por Platão, Aurélio, Agostinho, Tomás de Aquino e seus seguidores.

Espaço e tempo na filosofia são conceitos complexos com os quais muitas questões ainda estão conectadas. Eles foram estudados não apenas por filósofos, mas também por representantes de outras ciências: matemática, física e assim por diante. Termos como "espaço" e "tempo" apareceram na filosofia há muito tempo. As primeiras obras que de alguma forma estão conectadas a eles pertencem a Demócrito, Newton, Epicuro.

Espaço e tempo na filosofia

O mundo material que nos cerca consiste em vários tipos de mundos estruturais que estão constantemente em movimento e também em desenvolvimento. Seu desenvolvimento é uma espécie de processo de desdobramento. Esse processo passa por algumas etapas.

Em essência, o espaço nada mais é do que a capacidade de um objeto de se estender, de ter um lugar entre outros, e também de fazer fronteira com eles. Fala-se de tempo ao comparar diferentes durações, que expressam a velocidade de desenvolvimento dos processos de implantação, seu ritmo e também o ritmo. Espaço e tempo na filosofia sempre têm uma certa conexão. Suas categorias são matéria.

Existem vários conceitos que têm espaço e tempo. A filosofia conhece dois deles:

Substancial;

Relacional.

A primeira considera ambos como entidades livres que existem de forma completamente independente dos objetos materiais - ou seja, de forma independente. No segundo caso, eles são tratados como entre objetos e processos. Fora desses objetos e processos, nem um nem outro existe.

Como mencionado acima, esses conceitos também são considerados por outras ciências, mas foi a filosofia que ajudou a descobrir suas principais propriedades. O espaço e o tempo têm as seguintes propriedades gerais:

Vínculo inextricável com a matéria, bem como entre si;

Absolutidade;

Dependência de processos, bem como de interações dentro de sistemas materiais;

A unidade do contínuo e do descontínuo em sua própria estrutura;

Infinito qualitativo e quantitativo.

Existem propriedades métricas e topológicas de tempo e espaço. As características topológicas estão relacionadas à descontinuidade e continuidade, orientabilidade, conectividade, dimensão e assim por diante. As características métricas exibem isotropia, infinito, finitude e assim por diante.

As propriedades universais do espaço são localização, extensão, coexistência elementos diferentes, a possibilidade de conectar elementos, aumentando ou diminuindo seu número.

As propriedades métricas estão principalmente associadas à extensão do espaço. Eles expressam como os elementos espaciais estão conectados, quais leis suas conexões obedecem.

As propriedades específicas do espaço também são conhecidas. Esses incluem:

Simetria e assimetria;

Localização;

Distância entre objetos;

Distribuição de campo e matéria;

Fronteiras que definem vários tipos de sistemas.

As propriedades gerais do tempo são:

Conexão com os atributos da matéria;

duração;

Assimetria e unidimensionalidade;

Orientação do passado para o futuro;

Irreversibilidade.

As propriedades específicas do tempo incluem certos períodos da existência dos corpos, a simultaneidade de vários eventos, o ritmo dos processos, o ritmo de desenvolvimento, bem como a relação de diferentes ciclos de desenvolvimento que estão no mesmo sistema.

Albert Einstein foi capaz de provar que em nosso mundo, os intervalos de tempo e espaço sempre mudam quando se muda para outro quadro de referência. deixou claro conexão profunda que existe entre o espaço e o tempo. Ela também mostrou que existem espaço único, assim como o tempo. O espaço e o tempo que sentimos são apenas projeções do mesmo tempo e espaço. Eles podem se dividir dependendo de como os corpos se comportam.

ESPAÇO E TEMPO

ESPAÇO E TEMPO

formas universais de existência da matéria, seus atributos mais importantes. Não há matéria no mundo que não tenha propriedades espaço-temporais, assim como não há P. e dentro. por si mesmos, fora da matéria ou independentemente dela. O espaço é o ser da matéria, caracterizando sua extensão, estrutura e interação dos elementos em todos os sistemas materiais. O tempo é uma forma de existência da matéria, expressando sua existência, a sequência de mudanças de estados na mudança e desenvolvimento de todos os sistemas materiais. P. e dentro. estão inextricavelmente ligados, eles se manifestam no movimento e desenvolvimento da matéria.

Na filosofia pré-marxista, assim como na clássica. física P. e dentro. muitas vezes arrancada da matéria, considerada como independente. entidade ou ramal condições de existência e movimento dos corpos. No conceito de Newton abdômen. o espaço era entendido como uma extensão infinita contendo toda a matéria e não dependendo de c.-l. processos, e abdômen. tempo - como atual, independentemente de c.-l. muda a duração uniforme, em que tudo surge e desaparece. No conceito newtoniano de P. e dentro. alguns sinais substantivos foram atribuídos - abdômen. independência e auto-suficiência da existência; ao mesmo tempo P. e dentro. não foram considerados como substâncias geradoras das quais todos os corpos surgem. Na lista de materiais. filosofia natural e baseada em seus princípios de física. teorias dominavam o atomismo. estrutura da matéria: apenas se movendo, existindo e mudando em P. e dentro. como ramal condições de vida.

NO religioso e objetivamente idealista. exercícios apresentam um P semelhante e dentro. como universal ramal condições de existência dos corpos, no entanto, P. e dentro. foram interpretados como criados em conjunto com a matéria por Deus ou abdômen. espírito. Do ponto de vista da teologia a Deus, os conceitos de P. e dentro. não são aplicáveis: como o mais alto, infinito e criativo, é extra-espacial e existe não no tempo, mas na eternidade, que é um de seus atributos. No subjetivo-idealista. conceitos foram apresentados ecléticos. e interpretações internamente contraditórias de P. e dentro. como formas a priori de sentimentos. contemplação (Kant) ou como formas de ordenar complexos de sensações e dados experimentais, estabelecendo dependências funcionais entre eles (Berkeley, Mach, positivismo).

Pela primeira vez autêntico científico A compreensão de P. e dentro. como atributos universais e formas de existência da matéria foi apresentada e fundamentada por K. Marx e F. Engels. Ensino dialético. materialismo sobre P. e dentro. se aprofundou em ciências naturais 20 dentro. Meios. contribuição para o moderno ideias sobre P. e dentro. apresentou A. Einstein: ela revelou o inseparável P. e dentro. como uma única forma de existência da matéria (espaço-tempo), estabeleceu a unidade do espaço-tempo e a estrutura causal do mundo, descobriu a relatividade das características espaço-temporais dos corpos e fenômenos.

O tema da dialético-materialista. A teoria de P. e dentro. são metodológicas. principais realizações moderno ciência na compreensão de P. e dentro. desenvolver uma visão de mundo holística, as propriedades universais de P. e dentro. em sua conexão com outros atributos da matéria, teóricos. infinito P. e dentro. em quantidades. e qualidades. relacionamentos, o estudo de padrões científico conhecimento de P. e dentro. e formas de comunicação mudando científico teorias sobre P. e dentro.

Para as propriedades universais de P. e dentro. incluem: objetividade e independência da consciência humana; absolutismo como atributos da matéria; ligação inextricável entre si e com o movimento da matéria; a partir de relações estruturais e processos de desenvolvimento em sistemas materiais; unidade de descontínuo e contínuo em sua estrutura; quantidades. e qualidades. . Distinguir métrica. (ou seja medidas relacionadas) e topológico. (por exemplo, conectividade, espaços e , unidimensionalidade, irreversibilidade do tempo) propriedades de P. e dentro. Conhecimento das propriedades universais de P. e dentro.é o resultado da duração. histórico o desenvolvimento da ciência, a seleção no processo de generalização e abstração de tais características invariantes de diversas relações espaço-temporais que se manifestam em todos os níveis estruturais da matéria.

Juntamente com as características uniformes, que em igualmente inerentes tanto ao espaço quanto ao tempo, eles são caracterizados por algumas características que os caracterizam como atributos diferentes, embora intimamente relacionados, da matéria. As propriedades universais do espaço incluem, em primeiro lugar, a extensão, que significa remo e coexistência. vários elementos (pontos, segmentos, volumes e t. P.), a possibilidade de adicionar algum próximo elemento a cada elemento dado, ou a possibilidade de reduzir o número de elementos. Qualquer sistema pode ser considerado estendido, in?-poa mudanças na natureza das conexões e interações de seus elementos constituintes, seu número posição relativa e qualidades. recursos. Isso significa que a extensão está intimamente relacionada à natureza estrutural dos sistemas materiais, que tem um atributo . Objetos não estendidos não teriam estrutura, interno conexões e a capacidade de mudar. O espaço também é caracterizado pela conectividade e continuidade, que se manifesta tanto na natureza do movimento dos corpos de ponto a ponto, quanto na distribuição dos objetos físicos. impactos através Os vários campos (eletromagnético, gravitacional, nuclear) na forma de ação de curto alcance na transferência de matéria e energia. Conectividade significa ausência c.-l."quebras" no espaço e violações de ação de curto alcance na propagação de influências materiais em campos. Ao mesmo tempo, o espaço é caracterizado por , que se manifesta na existência separada de objetos materiais e sistemas que têm um definido. dimensões e limites, na existência de uma variedade de níveis estruturais de matéria com diferentes espaços. relacionamentos. Uma propriedade comum do espaço, encontrada em todos os níveis estruturais conhecidos, é a tridimensionalidade, que está organicamente conectada com a estrutura dos sistemas e seu movimento. Todos os processos e interações materiais são realizados apenas no espaço de três dimensões. Em uma ou duas dimensões (linha, plano) interações entre matéria e campo não poderiam ocorrer. resumo (conceptual) espaços multidimensionais em moderno matemática e física são formadas adicionando aos três espaços. coordenadas de tempo e outros parâmetros, levando em consideração a interligação e as alterações necessárias para uma descrição mais completa dos processos. No entanto, esses espaços conceituais, introduzidos como forma de descrever sistemas, não devem ser identificados com o espaço real, que é sempre tridimensional e caracteriza a extensão e estrutura da matéria, a coexistência e interação dos elementos nos diversos sistemas. Com a extensão do espaço estão intrinsecamente ligados à sua métrica. propriedades que expressam as características da conexão dos espaços. elementos e quantidades. as leis dessas relações. Na natureza, a métrica As propriedades do espaço são determinadas pela heterogeneidade das relações estruturais nos sistemas, em particular a distribuição das massas gravitacionais e a magnitude da gravidade. potenciais que determinam a "curvatura" do espaço.

Para específico. (local) As propriedades do espaço dos sistemas materiais incluem simetria e assimetria, forma e dimensões específicas, localização, distância entre corpos, espaços. distribuição de matéria e campos, fronteiras separando diferentes sistemas. Todas essas propriedades dependem da estrutura e ramal conexões dos corpos, a velocidade de seu movimento, a natureza das interações com ramal Campos. O espaço de cada sistema material é fundamentalmente aberto, se transforma continuamente em espaço outros sistema, que pode diferir em métrica. e outros propriedades locais. É daí que vem a multiplicidade. espaço real, sua inesgotável em quantidades. e qualidades. relacionamentos.

Para as propriedades universais do tempo (ou relações de tempo em sistemas materiais) incluem: objetividade; conexão inextricável com a matéria, bem como com o espaço, movimento e outros atributos da matéria; duração, expressando a sequência de existência e mudança de estados dos corpos. A duração é formada a partir de momentos ou intervalos de tempo surgindo um após o outro, que juntos constituem todo o período da existência do corpo desde seu aparecimento até a transição para formas qualitativamente diferentes. Atuando como uma espécie de "extensão" do tempo, a duração determina

capturados pela preservação geral da matéria e do movimento durante suas transformações de uma forma para outra. O tempo de existência de cada objeto particular é finito e descontínuo, Porque todos têm um começo e um fim para a existência. No entanto, a matéria constituinte não surge do nada e não é destruída, mas apenas muda as formas de seu ser. Devido à persistência geral da matéria e do movimento, o tempo de sua existência é contínuo, e essa continuidade é absoluta, enquanto a descontinuidade é relativa. A continuidade do tempo corresponde à sua conectividade, à ausência de "lacunas" entre seus momentos e intervalos.

O tempo é unidimensional, assimétrico, irreversível e sempre dirigido do passado para o futuro. físico específico. os fatores que caracterizam a irreversibilidade do tempo são o aumento da entropia em vários sistemas, ao longo do tempo, quantidades. leis do movimento dos corpos.

Específico as propriedades do tempo são períodos específicos da existência de corpos desde o aparecimento até a transição para formas qualitativamente diferentes, eventos, que é sempre relativo, processos, a taxa de mudança de estados, o ritmo de desenvolvimento, relações temporais entre vários ciclos em a estrutura dos sistemas.

O desenvolvimento da ciência aos 20 anos dentro. revelou novos aspectos da dependência de P. dentro. dos processos materiais. Da teoria da relatividade e fatos experimentais moderno física, segue-se que, com um aumento na velocidade de movimento dos corpos e sua aproximação à velocidade da luz, aumenta, as dimensões lineares na direção do movimento são relativamente reduzidas, todos os processos desaceleram em relação ao estado relativo. descanso tel. A desaceleração dos ritmos temporais também ocorre sob a influência de campos gravitacionais muito poderosos criados por em grande número substâncias (que aparece por exemplo., no desvio para o vermelho das linhas de emissão espectrais chamado. anãs brancas e quasares, que têm muito alta densidade e poderosos campos gravitacionais). Com quantidades. aumento da densidade da matéria (até valores da ordem de 1094 g/cm3 e mais) métrica, e possivelmente algumas topológicas, devem mudar qualitativamente. Propriedades P.i dentro. A partir de dados observacionais extragalácticos. astronomia segue que a densidade média da matéria na Metagalaxia da ordem de 10-31 g/cm3 corresponde a um espaço aberto negativo. curvatura. No entanto, esses dados não podem ser estendidos ao todo como um todo, pois a matéria não é homogênea e no mundo existem inúmeros níveis estruturais e tipos de sistemas materiais com suas próprias relações espaço-temporais.

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ESPAÇO E TEMPO

formas gerais da existência da matéria, ou seja, as formas de coordenação de objetos e fenômenos materiais. Dialética e moderno mostrar que P. e século. não pode existir fora da matéria e independentemente dela. A diferença entre essas formas é que o espaço é tudo. Forma geral coexistência de corpos, o tempo é uma forma universal de mudança de fenômenos. Segundo Engels, estar no espaço significa estar na forma da localização de um ao lado do outro, existir no tempo significa estar na forma de uma sequência de um após o outro. O espaço é uma forma de coordenação de vários objetos e fenômenos coexistentes, que consiste no fato de que estes são determinados. estão localizados em relação uns aos outros e, constituindo várias partes de um ou outro sistema, estão de certa forma. quantidades. relação entre si. O tempo é uma forma geral de coordenação de fenômenos, estados sucessivos de objetos materiais, que consiste no fato de que cada (estado), constituindo uma ou outra parte do processo que ocorre no objeto, está em um certo. quantidades. relações com outros fenômenos (estados).

Espaços características são lugares de objetos (quando os objetos estão distantes uns dos outros ou os objetos são pequenos, esses lugares podem ser considerados como "pontos" do espaço), distâncias entre lugares, ângulos entre direções diferentes, em que os objetos estão localizados (um objeto individual é caracterizada pelo comprimento e forma, que são determinados pelas distâncias entre as partes do objeto e sua orientação). Tempo características - "momentos", em que os fenômenos ocorrem, a duração (duração) dos processos. A relação entre esses espaços.-tempo. quantidades chamadas métrica. Há também qualidades., Topolog e H. Características - "contato" de vários objetos ou processos, a ordem de seu arranjo, simetria.

Espaço-tempo relações estão sujeitas a específicos. padrões. De acordo com a presença de lados opostos inextricavelmente ligados de objetos e processos materiais - integridade e diferenciação, estabilidade e variabilidade, e no espaço-tempo. relações distinguem, por um lado, e duração, com - a ordem de coexistência e mudança dos fenômenos. A extensão do objeto e a duração do estado (sua "vida útil") vêm à tona quando se considera o objeto ou estado como um todo; "ordem" vem à tona quando se considera a relação das partes (objeto ou estado) ou a relação de diferentes objetos.

De acordo com a dialética materialismo, P. e c. são formas de ser de objetos e processos diferenciados. Isso determina o caráter universal do espaço-tempo. relacionamentos e padrões. Com o aprofundamento do conhecimento sobre matéria e movimento, o conhecimento científico se aprofunda e muda. idéias sobre P. e c. Portanto, para entender o significado dos padrões recém-descobertos de P. e século. só é possível estabelecendo suas conexões com as leis de interação e movimento da matéria. Um exemplo é a geometria não-euclidiana, cujo significado real só ficou claro após a descoberta das teorias relativísticas do campo gravitacional.

Direto P.'s unidade e século. atua no movimento da matéria; forma mais simples movimento - movimento - é caracterizado por quantidades que incluem várias proporções de P. e c. Moderno (ver. Teoria da relatividade) descobriu uma unidade mais profunda de P. e V., expressa em uma mudança regular conjunta no espaço-tempo. características dos sistemas quando o movimento destes muda, bem como a dependência dessas quantidades da concentração de matéria (massa) no ambiente.

Dos espaços puros. as relações (geométricas) são tratadas apenas quando é possível abstrair do movimento dos corpos e de suas partes. Então o mundo aparece como um conjunto de corpos imutáveis ​​idealmente rígidos localizados fora uns dos outros, e relações Estrangeiras esses corpos são reduzidos a espaciais. Com tempo puro. as relações são tratadas no caso em que é possível abstrair da variedade de objetos coexistentes; então o único objeto "ponto" experimenta mudanças de estado caracterizadas por diferentes durações.

No processo real de medir espaços. e tempo quantidades são usadas por k.-l. sistema de referência.

Conceitos e século de P.. são um componente necessário da imagem do mundo como um todo e, portanto, estão incluídos na filosofia. A doutrina sobre P. e século. se aprofunda e se desenvolve junto com o desenvolvimento da visão de mundo em geral, mas especialmente das ciências naturais e, sobretudo, da física. Isso é explicado pelo fato de que as propriedades de P. e c. tem bastante criaturas. valor para fisico regularidades, to-rye são muitas vezes expressas na forma de dependências físicas. quantidades do espaço.-tempo. coordenadas; além disso, medições precisas do espaço.-tempo. quantidades são produzidas usando física. dispositivos. Foi o desenvolvimento da física no século 20. levou a uma reestruturação radical da ciência. idéias sobre P. e século. De outras ciências significa. um papel no progresso da doutrina sobre P. e século. jogado em particular.

O desenvolvimento da física, geometria e astronomia no século 20. confirmou a correção das visões da dialética. materialismo em P. e em. Por sua vez, o materialismo dialético P.'s conceito e século. nos permite dar uma interpretação correta do moderno. físico ensinamentos sobre P. e v., para revelar a natureza insatisfatória tanto da compreensão subjetivista dessa doutrina quanto das tentativas de “desenvolvê-la”, arrancando P. e v. da matéria.

Espaço-tempo relacionamentos não são apenas padrões gerais, mas também específico, característico de objetos de uma determinada classe, uma vez que essas relações são determinadas pela estrutura do objeto material, seu interno. interações e processos. Portanto, características como as dimensões de um objeto (em particular, sua forma), tempo de vida, ritmos de processos, tipos de simetria são criaturas. parâmetros do objeto deste tipo, que também dependem das condições em que existe. Particularmente importantes e específicos são o espaço-tempo. relações em objetos tão complexos em desenvolvimento como os biológicos. ou sociedade. Neste sentido é possível falar de P. individual e século. tais objetos (por exemplo, sobre o tempo biológico ou social).

Conceitos básicos de P. e século. A filosofia mais importante em relação a P. e V., trata-se da essência de P. e V., ou seja, a relação dessas formas de ser com a matéria, bem como a objetividade do espaço.-tempo. relacionamentos e padrões.

Ao longo de quase toda a história das ciências naturais; e filosofia, havia dois fundamentos. Conceitos e século de P.. Um deles vem dos antigos atomistas - Demócrito, Epicuro, Lucrécio, que introduziram o espaço vazio e o consideraram homogêneo e (mas não isotrópico); o conceito de tempo foi então desenvolvido extremamente mal. Com o tempo, esse conceito foi desenvolvido por Newton, que o limpou do antropomorfismo. De acordo com Newton, P. e V. são princípios especiais que existem independentemente da matéria e uns dos outros. O próprio espaço (abs. espaço) é um "receptáculo de corpos", absolutamente imóvel, contínuo, homogêneo (o mesmo em todos os pontos) e isotrópico (o mesmo em todas as direções), permeável - não afetando a matéria e não sendo afetado por ela, e infinito; tem três dimensões. Do abs. espaço Newton distinguiu o comprimento dos corpos - seu principal. , graças ao qual eles ocupam um determinado. lugares em abs. espaço, coincidem com esses lugares. A extensão, de acordo com Newton, se falamos das partículas mais simples (átomos), é a propriedade original, primária, que não requer explicação. Abdômen. O espaço, pela indistinguibilidade de suas partes, é imensurável e incognoscível. As posições dos corpos e as distâncias entre eles só podem ser determinadas em relação a outros corpos. Dr. Em outras palavras, a ciência lida apenas com o espaço relativo.

O tempo no conceito de Newton é em si absoluto e independente de qualquer coisa, pura duração como tal, fluindo uniformemente do passado para o futuro. É um "receptáculo de acontecimentos" vazio, que pode ou não preenchê-lo; o curso dos acontecimentos não afeta a passagem do tempo. O tempo é universal, unidimensional, contínuo, infinito, homogêneo (em todos os lugares é o mesmo). Do abs. tempo, também imensurável, Newton distinguiu relações. Tempo. A medição do tempo é realizada apenas com a ajuda de horas, ou seja, movimentos, to-rye são bastante uniformes. P. e C. no conceito de Newton são independentes umas das outras. Independência de P. e séc. manifestado principalmente no fato de que a distância entre dois pontos e; o intervalo de tempo entre dois eventos retém seus valores independentemente um do outro em qualquer referencial, e as razões dessas quantidades ou a velocidade dos corpos podem ser qualquer uma.

Newton criticou a ideia de Descartes sobre o espaço do mundo preenchido e sobre a identidade da matéria estendida e do espaço.

O conceito de P. e V., desenvolvido por Newton, foi dominante nas ciências naturais ao longo dos séculos XVII e XIX. baseou-se na ciência da época - geometria euclidiana e clássica. mecânica. As leis da mecânica newtoniana são válidas apenas em referenciais inerciais. Este isolamento dos sistemas inerciais foi explicado pelo fato de que eles se movem inercialmente precisamente em relação ao abs. P. e C. e melhor combinar com o último. Podemos dizer que os relógios em tais sistemas mostram corrente uniformemente absoluta tempo universal, e corpos rígidos formando espaços. O "esqueleto" de tal sistema não se deforma durante o movimento inercial. Claro, a velocidade medida de um corpo pode não coincidir com seu abs. velocidade, porém a mecânica, relacionando a aceleração à força que a cria, permanece inalterada em qualquer referencial inercial; invariantes (imutáveis) também são aceleração, e em si mesmos. Se, no entanto, passamos para referenciais acelerados em movimento arbitrário, então as leis do clássico a mecânica está errada. A partir daqui foi feito que somente quando o movimento dos corpos é atribuído ao abdômen. P. e C. as leis da mecânica são obtidas, que são justificadas na prática.

O conceito de Newton de P. e em. correspondia a todos os físicos. imagem do mundo daquela época, em particular da filosofia. a noção de matéria como originalmente estendida e inerte. Criaturas. a contradição do conceito de Newton era que abs. P. e C. permaneceu nele incognoscível pela experiência. De acordo com o princípio da relatividade clássica. mecânica, todos os sistemas de referência inerciais são iguais e é impossível distinguir se o sistema está se movendo em relação ao abs. P. e C. ou descanso. Isso serviu de argumento para os defensores do conceito oposto de P. e século, cujos fundamentos também foram formulados na antiguidade por Aristóteles. O espaço, segundo Aristóteles, é uma coleção de lugares de corpos, e o tempo são "movimentos"; o tempo, ao contrário do movimento, sempre flui uniformemente. Nos tempos modernos, t. sp. Aristóteles foi desenvolvido (limpando-o da teleologia) por Leibniz, que também se baseou em certas ideias de Descartes. A peculiaridade do conceito de Leibniz de P. e V. consiste no fato de rejeitar P. e c. que tal independente. princípios do ser, existindo junto com a matéria e independentemente dela. Segundo Leibniz, o espaço é a ordem do arranjo mútuo de muitos corpos individuais que existem fora uns dos outros, o tempo é a ordem dos sucessivos fenômenos ou estados dos corpos. Ao mesmo tempo, Leibniz posteriormente incluiu no conceito de ordem também o conceito de relação. quantidades. A ideia do comprimento do departamento. o corpo, considerado sem relação com os outros, segundo o conceito de Leibniz, é insustentável. O espaço é ("ordem"), aplicável apenas a muitos. corpos, para a "fileira" de corpos. Você só pode falar sobre relaciona. o tamanho de um determinado corpo, em comparação com os tamanhos de outros corpos. Se outros corpos não existissem, então seria impossível falar sobre a extensão desse corpo. A extensão do corpo só faz sentido na medida em que o corpo é considerado parte do mundo. O mesmo pode ser dito sobre a duração: o conceito de duração é aplicável a otd. fenômeno na medida em que é considerado como um elo em uma única cadeia de eventos. A extensão de qualquer objeto, segundo Leibniz, não é uma propriedade primária, mas se deve às forças repulsivas que atuam no interior do objeto; doméstico e interações externas determinar a duração do estado; quanto à própria natureza do tempo como uma ordem de fenômenos mutáveis, reflete sua causa e efeito. conexão.

Logicamente, o conceito de Leibniz está ligado a toda a sua filosofia. o sistema como um todo. Principal Leibniz considerava a propriedade das partículas o desejo de ação e movimento. As ideias sobre a matéria dos antigos atomistas e de Newton, que consideravam o mundo como um conglomerado de partículas independentes, ligadas entre si apenas por colisões aleatórias ou místicas. forças de longo alcance, Leibniz considerou insatisfatórias. ideia abs. atomismo não explica a integridade dos objetos, sua extensão. consistência, contradiz a "harmonia", a unidade do mundo. É verdade que Leibniz entende a harmonia e a atividade de maneira idealista e teleológica. espírito: os átomos são mônadas que representam espiritualmente o mundo. Mas a ciência daquela época não dispunha de dados que permitissem explicar racionalmente "" a unidade e a integridade dos objetos materiais. No entanto, o conceito de Leibniz de P. e in. não jogou criaturas. papéis nas ciências naturais dos séculos 17 e 19, porque ela não poderia dar uma resposta às questões colocadas pela ciência daquela época. Em primeiro lugar, as visões de Leibniz sobre o espaço pareciam contradizer a existência de um vácuo (foi somente após a descoberta do campo no século 19 que o problema do vácuo apareceu sob uma nova luz); além disso, contradiziam claramente a crença geral na unicidade e universalidade da geometria euclidiana (se a geometria é determinada pela natureza das forças, então é concebível a possibilidade de outros espaços. relações além das euclidianas); finalmente, o conceito de Leibniz parecia irreconciliável com o clássico. mecânica, uma vez que o reconhecimento da pura relatividade do movimento não dá uma explicação das vantagens, o papel dos sistemas inerciais. A resposta de Leibniz, na qual apontava para estados estáveis ​​("fixos") da matéria, que servem como "base" de P. e V., não foi compreendida naquela época. Em geral, a ênfase unilateral de Leibniz na "ordem" como Ch. P.'s características e século. parecia incompatível com a objetividade e "invariância" da métrica. propriedades de P. e século, em que a ciência se baseou. As emendas de Leibniz, que, no decorrer de uma discussão com Clark, aluno de Newton, também incluíam a métrica no conceito de "ordem". relações não foram levadas em consideração. Assim, o Leibniz moderno estava em conflito com seu conceito de P. e V., que foi construído sobre uma filosofia muito mais ampla. base. Apenas dois séculos depois começou a acumulação de conhecimentos científicos. fatos que falavam a seu favor. Conceitos e século de P.. em filosofia e ciências naturais nos séculos 18 e 19.

Filósofos materialistas dos séculos XVIII e XIX resolveu o problema de P. e c. principalmente no espírito dos conceitos de Newton ou Leibniz, embora, como, eles não aceitassem plenamente c.-l. deles. Alguns filósofos do século XVII. (por exemplo, Locke) sob a influência dos sucessos da mecânica passou do conceito de Leibniz ao conceito de Newton. A maioria dos filósofos materialistas se opôs ao espaço vazio newtoniano. Até Toland apontou que a ideia de vazio está ligada à visão da matéria como inerte, inativa. Diderot manteve as mesmas opiniões. Ainda mais longe na crítica de Newton foi Boshkovich, que considerou a matéria como consistindo de partículas - centros de força; o conceito de extensão, segundo Boshkovich, não é aplicável ao otd. partícula, mas apenas a um sistema de partículas.

Mais próximo do conceito de Leibniz estava Hegel. Ele critica a ideia de Newton de tempo como uma corrente que carrega tudo em seu curso, e de um espaço vazio, não preenchido. Ao mesmo tempo, Hegel não concorda com a redução do espaço à ordem das coisas; o espaço não coincide com a extensão das coisas individuais, ele tem suas próprias especificidades. relacionamentos e padrões. Hegel enfatiza a unidade de P. e em. como momentos de movimento. Somente na representação, escreve ele, P. e v. completamente separados um do outro. No entanto, argumentando que o conceito de matéria é derivado dos conceitos de P. e V., Hegel perde, já expresso por Leibniz, esses espaços. e tempo os relacionamentos são definidos pela interação.

Um dos mais visíveis. descobertas do século 19 foi a criação da geometria não-euclidiana por Lobachevsky, Bolyai e Riemann (ver Espaço na matemática).

A geometria não-euclidiana contradizia o conceito newtoniano de P. e in. Rejeitando-o, Lobachevsky argumentou que a geometria propriedades, sendo a física mais geral. propriedades são determinadas pela natureza geral das forças que formam o corpo.

Nos conceitos de idealistas subjetivos e agnósticos, os problemas de P. e c. são reduzidos a ch. arr. à questão da atitude e século de P.. à consciência e à percepção. Berkeley rejeitou os abdominais newtonianos. P. e V., mas considerados espaços. e tempo as relações são subjetivistas, como uma ordem de percepções. É claro que, neste caso, não se tratava de uma questão geométrica objetiva. e mecânico leis. Portanto, o berkeleiano t.sp. não jogou criaturas. papel no desenvolvimento da ciência. idéias sobre P. e século. As coisas eram diferentes com as visões de Kant, que a princípio se juntou ao conceito de Leibniz. A contradição deste conceito e da ciência natural. visões da época levaram Kant a aceitar o conceito newtoniano e a buscar consolidá-lo filosoficamente. O principal aqui foi o anúncio de P. e v. formas a priori do ser humano. contemplação. Os pontos de vista de Kant sobre P. e em. encontrou muitos adeptos no final do século 18. - 1o andar. século 19 Sua inconsistência só foi comprovada após a criação e adoção da geometria não euclidiana: a própria possibilidade de diferentes geometrias e a determinação de suas áreas de aplicação com base na experiência rejeita.

A crise do mecanicismo ciências naturais na virada dos séculos 19 para 20. levou ao renascimento em uma nova base de visões subjetivistas em P. e século. Criticando o conceito de Newton, Mach novamente desenvolveu um olhar sobre P. e in. como uma "ordem de percepções", enfatizando a origem experiencial dos axiomas da geometria. Mas Mach foi entendido subjetivamente, portanto, tanto a geometria de Euclides quanto a geometria de Lobachevsky e Riemann são consideradas por ele simplesmente como formas diferentes de descrever os espaços. índices. Não surpreende, portanto, que Mach tenha reagido negativamente à teoria da relatividade. Críticas às visões subjetivistas de Mach pa P. e V. foi dada por Lenin em Materialismo e Empirio-Crítica.

Desenvolvimento de ideias sobre P. e século. no século 20 Propriedades métricas de P. e c. Uma mudança fundamental na física idéias sobre a matéria (em primeiro lugar, a descoberta dos campos físicos - ver Campo físico) levaram a uma reestruturação radical da doutrina de P. e in. Moderno físico P. e V. - a teoria da relatividade - mostraram que na transição de um quadro de referência para outro, movendo-se em relação ao primeiro, os espaços. e tempo quantidades (distâncias, ângulos, intervalos de tempo, frequências) mudam. Fenômenos que são simultâneos em um referencial não são simultâneos em outro. Permanece inalterado na transição de um sistema de referência para outro apenas espaço.-tempo. intervalo entre os eventos. A teoria da relatividade introduziu um novo conceito - "espaço-tempo" como uma única forma de coordenação de fenômenos. A divisão da coordenação em puramente espacial e puramente temporal acaba sendo relativa: eventos que coexistem em um sistema (coordenados apenas espacialmente, localizados em lugares diferentes), em outro sistema também são sequenciais no tempo (no entanto, a própria sequência no tempo de tais eventos, que podem ser vinculados pela relação de causa e efeito, não podem mudar). Assim, distâncias e durações adquirem total certeza apenas em um ou outro referencial.

Do que foi dito, inevitavelmente segue que o conceito newtoniano de abs. P. e C. A teoria da relatividade é logicamente inconciliável com a ideia de espaço vazio, que tem “próprio”. dimensões, e com a ideia de tempo vazio, que tem “próprio”. duração. Moderno a física confirmou a correção do conceito de P. e V., vindo de Leibniz e desenvolvido pela dialética. materialismo. A teoria da relatividade mostrou o que exatamente desempenha o papel do físico. agente, através do qual o espaço-tempo é realizado. fenômenos. Essa coordenação é tal que se pode falar em "individual", ou local, P. e século. para todo sistema fechado.

O próximo passo no desenvolvimento da física. idéias sobre P. e século. foi feita pela teoria da relatividade geral. De acordo com essa teoria, os sistemas inerciais, ocupando um lugar especial entre quaisquer sistemas de referência possíveis (somente em tais sistemas, as leis de conservação são verdadeiras), não se distinguem pelo fato de serem inerciais em relação ao abs. P. e V., como acreditavam os seguidores de Newton, mas pelo fato de que os corpos materiais, a base de tais sistemas, não experimentam influências externas perceptíveis e fazem movimento livre no campo gravitacional. Daí segue que sistema inercialé tal apenas localmente, tanto no espaço como no tempo. relação, ou seja apenas em relação a uma gama limitada de fenômenos. Assim foi permitido, o que em algum momento não conseguiu resolver o conceito de Leibniz. De acordo com a teoria geral da relatividade, o campo gravitacional se manifesta na natureza da conexão entre os espaços. e tempo quantidades, ou na métrica espaço-tempo. T. n. a curvatura do espaço-tempo, que determina sua métrica (geometria), depende da distribuição e movimento da matéria - a fonte do campo gravitacional, e essa geometria não é euclidiana, mas riemanniana. No campo gravitacional, há um curso diferente de tempo (a taxa de processos) em pontos diferentes Campos; em diferentes lugares do campo, as distâncias que separam esses eventos também são diferentes. Em um campo gravitacional, é impossível sincronizar relógios em todo o espaço. Apenas em estática o campo gravitacional poderia existir "mundo", com seu tempo "mundo" em todo o sistema, mas tal sistema seria local, não universal. Uma mudança na taxa de processos (o curso do tempo) ocorre, em particular, com uma suave aceleração (ou desaceleração) do sistema. Isso cria uma oportunidade de influenciar o "curso de tempo" local.

O desenvolvimento posterior da teoria geral da relatividade está associado ao cosmológico. problemas - a estrutura de P. e c. na parte observável do mundo como um todo, com um "fundo" zero, em relação ao qual a métrica do espaço-tempo muda no campo gravitacional (A. A. Fridman). A métrica de "fundo" é determinada pela densidade e pressão médias no "mundo". A suposição sobre a mudança métrica de nossa parte do mundo foi confirmada pelo desvio para o vermelho descoberto pelo Hubble.

É bastante claro que todos os objetos ao nosso redor têm certas dimensões (largura-altura-comprimento - os parâmetros de sua extensão no espaço), eles se movem (mudam, se movem) um em relação ao outro ou junto com o planeta Terra - em relação ao outros corpos cósmicos: estrelas, planetas, constelações, galáxias. Da mesma forma, todos os objetos mudam (se movem, se movem) no tempo: eles surgem no processo de interação das formações materiais, se desenvolvem e passam de uma forma para outra.

Portanto, espaço e tempo são formas universais de ser - atributos - de sistemas materiais. Não pode haver um objeto que estaria fora do espaço e do tempo, assim como não há espaço e tempo existindo por conta própria, fora da matéria em constante movimento (mudança).

Na história da filosofia, dois conceitos se desenvolveram em relação à compreensão do espaço e do tempo, que podem ser designados como os conceitos de Demócrito-Newton (substancial) e Aristóteles-Leibniz (relacional). Sua essência é esclarecer a questão: em que relação o espaço e o tempo importam.

Conceito substancial. Evoluiu de forma metafísica de acordo com os princípios mecânica clássica, que pensadores antigos intuitivamente assumiram e fundamentaram fundamentalmente no primeiro quartel do século XVIII por Isaac Newton. Espaço foi considerado como uma extensão infinita vazia contendo todos os corpos (objetos). Tempo considerado como um fluxo uniforme de duração, independente de quaisquer processos, é absoluto. Matéria existe por si só e, por assim dizer, "imerso" no espaço e no tempo. Nesse sentido, a relação entre espaço, tempo e matéria foi apresentada como uma relação entre substâncias.

Conceito relacional(lat.- relativo). Originou-se na linha da tradição dialética - Aristóteles, Leibniz, Hegel; foi formulado no materialismo dialético e finalmente confirmado pela teoria da relatividade de Einstein, que revelou a conexão direta do espaço e do tempo com a matéria em movimento e entre si. A conclusão fundamental que se segue da teoria da relatividade diz: espaço e tempo não existem sem matéria, suas propriedades métricas são criadas pela distribuição e interação das massas materiais, ou seja, pela gravidade. O próprio Einstein, respondendo a uma pergunta sobre a essência de sua teoria, disse que eles costumavam acreditar que, se por algum milagre todas as coisas materiais desaparecessem de repente, o espaço e o tempo permaneceriam. De acordo com a teoria da relatividade, o espaço e o tempo desapareceriam junto com as coisas.

Einstein Albert(1879-1955), físico teórico, um dos fundadores da física moderna. Nascido na Alemanha em uma rica família judia, desde 1893 viveu na Suíça. Em 1900 graduou-se no Politécnico de Zurique, 1902-1909 trabalhou no escritório de patentes em Berna. Mais tarde, ele se envolveu em trabalhos científicos e pedagógicos nas universidades de Berna, Genebra, Praga e Berlim. Criou teorias da relatividade privada (1905) e geral (1907-1916). Ele descobriu a lei da interação de massa e energia. O autor de trabalhos fundamentais sobre a teoria quântica da matéria e do campo: ele introduziu o conceito de um quantum de luz, como uma "porção" de luz, na forma em que ela existe, posteriormente chamada de fóton (a palavra "fóton" em si foi introduzido circulação científica em 1926, o físico N. Lewis), estabeleceu as leis do efeito fotoelétrico, a lei básica da fotoquímica e previu a radiação induzida. Ele desenvolveu a teoria estatística do movimento browniano, lançando as bases para a teoria das flutuações, criou a estatística quântica de Bose-Einstein. Prêmio Nobel em 1921 por seu trabalho em física teórica. Paradoxo: em 1907, Einstein participou do concurso do Departamento de Física Teórica da Universidade de Viena para o cargo de Privatdozent, apresentando como trabalho competitivo publicou um artigo dele, sobre as novas visões científicas da época no campo dos fenômenos quânticos: a faculdade reconheceu o trabalho como insatisfatório e, 14 anos depois, o Comitê Nobel lhe concedeu o prêmio por esses estudos. Perseguido pelos nazistas por sua luta ideológica contra o fascismo, Einstein emigrou para os Estados Unidos em 1933, onde trabalhou nos problemas da cosmologia e da teoria do campo unificado. Em 1940, ele participou da redação de uma carta coletiva de físicos ao presidente dos EUA, F. Roosevelt, sobre o perigo para o planeta criado na Alemanha armas nucleares, o que estimulou os americanos testes nucleares. Membro correspondente estrangeiro da Academia Russa de Ciências (1922), membro honorário estrangeiro da Academia de Ciências da URSS (1926). Um dos iniciadores da criação do Estado de Israel.

As ideias de Einstein serviram de base para apresentar uma imagem materialista do mundo, baseada na unidade do espaço e do tempo com a matéria e seu movimento. Segundo Einstein, sua visão filosófica foi influenciada pelas visões de Kant, Hume e Mach. característica própria visão de mundo tornou-se racionalismo. O racionalismo de Einstein encontrou expressão em seus pontos de vista sobre o ideal da teoria física, que ele considerava teoria unificada campo geometrizado. Seu racionalismo ontológico consistia em apresentar a natureza como estritamente sistema determinístico incluindo incerteza e aleatoriedade.

O que é espaço e tempo em termos filosóficos?

Espaço - uma forma de existência da matéria (atributo) com a propriedade da extensão de todos os componentes interagindo no tempo. (Um componente pode ser um objeto separado (corpo), ou uma estrutura, ou mesmo um sistema, dependendo abordagem funcional para o espaço.)

Tempo. - uma forma de existência da matéria (atributo) com as propriedades de duração e sequência de mudança de estados no espaço.

Todas as propriedades do espaço e do tempo são inseparáveis, interconectadas com formações materiais (corpos, objetos, estruturas, sistemas), dentro e entre as quais certas formas de movimento residem e se desenvolvem. Existir em geral, assim como especial propriedades do espaço e do tempo.

Propriedades gerais do espaço:

• - objetividade;
• - infinito;
• - relação com o tempo e o movimento;
• - comprimento;
• - unidade de descontinuidade e continuidade: a descontinuidade é relativa a dois (ou vários) sistemas que interagem no espaço; a continuidade é absoluta, porque o espaço tem uma conexão, não pode haver discrição nele.

Propriedades gerais do tempo:

• - objetividade;
• - eternidade;
• - relação com o espaço e o movimento;
• - dependência das características estruturais dos sistemas de materiais;
• - a unidade de descontinuidade e continuidade: o tempo não tem rupturas objetivas naturais, é abrangente e flui mesmo onde os vazios espaciais podem se formar, portanto, uma abordagem conectada é característica de todos os processos e fenômenos no tempo, uma vez que estão interligados potencial e efetivamente : o passado - o presente é o futuro.

Propriedades especiais do espaço e do tempo:

• - para o espaço - tridimensionalidade (altura-largura-comprimento), simetria e assimetria, formas e tamanhos, localização, distância entre objetos, distribuição da matéria, campo e vácuo do espaço;
• - para o tempo - unidimensionalidade, assimetria, irreversibilidade, ou seja, a direção é sempre do passado para o futuro, o ritmo dos processos, a taxa de mudança de estado, não repetibilidade, duração.

No que diz respeito ao infinito, como propriedade geral do espaço e do tempo, é necessária uma explicação. Como a matéria é absoluta, incriada e indestrutível, ela existe para sempre, e a eternidade é a infinidade do tempo, independentemente de seus intervalos: de segundos a épocas universais, e não importa para quais sistemas materiais particulares. Portanto, qualquer suposição da finitude do tempo levará inevitavelmente a hipóteses teológicas sobre a criação do mundo e do tempo por Deus, ou a conceitos idealistas do universo.

A matéria é infinita em suas formas espaço-temporais de ser. Dos princípios teóricos da astrofísica e da astronomia, segue-se que as linhas espectrais das galáxias do Universo são deslocadas para o lado vermelho do espectro, e esse deslocamento indica sua separação mútua umas das outras. Esta conclusão decorre da teoria grande explosão". O tempo desse evento, que dá origem à vida universal, também está determinado - aproximadamente 14 bilhões de anos. Tendo surgido do vácuo cósmico, uma certa nebulosa, representando uma substância material, explodiu e seus fragmentos começaram a se espalhar em um vórtice sinérgico com tremenda velocidade. A partir desses fragmentos, posteriormente, começaram a formar estrelas, então galáxia, que continuou a se mover por inércia criada por uma explosão substancial, expandindo o espaço do Universo. Existem razões científicas naturais para acreditar que a expansão espacial proposta não é apenas um processo intragaláctico, mas no Universo, além da nossa Metagalaxia, existem inúmeros outros. sistemas espaciais. Do ponto de vista filosófico, esse julgamento é um fato objetivo, pois no mundo material, em suas infinitas formas espaço-temporais, há uma variedade de formações estruturais da matéria com elementos multidimensionais, incluindo organização social. Mas a pergunta clássica para o Universo e a Terra permanece - como o processo material natural no tempo e no espaço prosseguirá?

Existem várias opções:

• - primeiro- o movimento, que foi iniciado como resultado do "Big Bang" continuará indefinidamente;
• - segundo- o movimento, tendo começado no momento do "Big Bang", expandirá nosso Universo ao infinito, então haverá uma desaceleração e uma parada. Mas a energia da matéria (talvez a energia do vácuo cósmico, como um tipo de matéria) não será suficiente para a compressão e o Universo irá "congelar" - ocorrerão apenas processos intrauniversos; - o terceiro- a velocidade das galáxias diminuirá gradualmente, até uma parada completa, e então elas voltarão ao ponto de seu "pop" primário, onde desaparecerão, dissolvendo-se no vácuo cósmico, e com elas a matéria social ser transformado em abiótico nos planetas onde existiu. O próximo estágio no desenvolvimento da matéria é uma nova explosão Universal. Para esclarecer essas opções, faremos um esclarecimento: no final do século XX. cientistas de vários países realizaram um experimento conjunto no âmbito do programa "Observação de Radiação Extragaláctica de um Balão e Pesquisa de Geomagnetismo". descobertas expedição científica acabou sendo único: nosso Universo está organizado de tal forma que energia cinética suas extensões e energia potencial substâncias nele são equilibradas. Isso significa que é plano e construído de acordo com a geometria de Euclides (século III aC), e não B. Riemann (1826-1866) e N. Lobachevsky (1792-1856). Três pontos de vista geometricamente fundamentados muito peculiares de pensadores matemáticos previram não apenas a forma possível do Universo, mas determinaram seu destino no tempo e no espaço. Cientistas experimentais chegaram à conclusão de que, se nosso Universo é construído de acordo com B. Riemann, como uma bola, ele deve se expandir, atingindo o raio máximo de curvatura, então começará a encolher e eventualmente entrar em colapso. De acordo com a geometria de N. Lobachevsky (elipse, movimento curvilíneo), o Universo se expandirá indefinidamente e, após um tempo infinito, manterá uma certa velocidade. De acordo com a geometria de Euclides, o Universo também deve se expandir indefinidamente, mas a taxa de expansão certamente cairá até se tornar igual a zero. Então o universo se estenderá até o infinito. O principal aqui é que a expansão do Universo nunca será substituída pela contração, para isso simplesmente não tem matéria suficiente. Ela se desenvolverá na eternidade. Esta é hoje a resposta natural-científica e filosófica ao problema da existência do Universo e da existência do homem nele.

Euclides(século III aC), matemático grego antigo. Trabalhou em Alexandria. A obra principal "Início" (15 livros), contendo o básico matemática antiga- no plano, a geometria elementar, a teoria dos números, a teoria geral das relações e o método de determinação de áreas e volumes, que incluíam elementos da teoria dos limites.

Lobachevsky Nikolay Ivanovich(1792-1856), matemático russo, criador da geometria não euclidiana, trabalha com álgebra, analise matemática, teoria das probabilidades, mecânica, física e astronomia. Nasceu 20 de novembro (1 de dezembro) 1792 em Nizhny Novgorod. Estudou na Universidade de Kazan. Em 1811 obteve o grau de mestre, em 1814 tornou-se adjunto, em 1816 extraordinário, em 1822 professor ordinário. Ele estava encarregado da biblioteca da universidade, foi o curador do museu, de 1827 a 1846 foi o reitor da Universidade de Kazan. Dele descoberta matemática, provando que existe mais de uma geometria "verdadeira" (1826), não recebeu reconhecimento científico. Em 1832, durante a discussão na Academia de Ciências de São Petersburgo da ideia de "imaginário" (o termo de N. Lobachevsky; o conceito de "geometria não-euclidiana" foi posteriormente introduzido na circulação científica pelo matemático alemão K. Gauss), matemáticos de autoridade se manifestaram contra ela, como indigna da atenção dos membros da academia N. Ostrogradsky e V. Bunyakovsky; a crítica aguda da descoberta de Lobachevsky continuou no jornal replicado de F. Bulgarin e terminou com sua remoção em 1846 (devido a uma combinação de circunstâncias) do cargo de reitor da universidade, demissão do cargo de professor e outros cargos universitários. Só no 2º semestre século 19 a descoberta de N. Lobachevsky foi devidamente apreciada pela comunidade científica, o que possibilitou entregar os mais de 2 mil anos A doutrina de Euclides sobre a natureza do espaço. Em 1993, o N. I. Lobachevsky. Nome N.I. Lobachevsky foi designado para a Universidade Estadual de Nizhny Novgorod.

Riemann Bernhard(1826-1866), matemático alemão que lançou as bases para a direção geométrica na teoria das funções analíticas. Ele considerou a geometria como a doutrina de coleções contínuas de quaisquer objetos homogêneos (variedades). Ele introduziu os chamados espaços Riemannianos e desenvolveu sua teoria: em um círculo - geometria Riemanniana. Ele apresentou uma série de idéias básicas de tipologia. conhecido próprio trabalho em funções algébricas, teoria analítica de equações diferenciais, distribuição de números primos, série trigonométrica e teoria integral. Geometria Riemanniana (1854) estuda propriedades espaços multidimensionais, em pequenos domínios dos quais a geometria euclidiana é válida.

Também notamos que o estudo das características espaço-temporais ser humano, bem como seus fatores naturais - esta é a prerrogativa não apenas da filosofia, é realizada por muitas ciências e disciplinas aplicadas. Outra questão é que a filosofia em questões de existência espaço-temporal fornece respostas para problemas humanos e naturais universais, enquanto as ciências privadas estão focadas na descrição e análise de problemas de assuntos. Vejamos alguns deles:

• - história - o tempo histórico é incomparável ao tempo físico, pois possui uma estrutura própria, na qual os sujeitos da história dominam o tempo e o espaço, organizando os acontecimentos e ao mesmo tempo os vivenciando. tempo histórico calculado em gerações, séculos, épocas. Sua propriedade especial é que certos eventos sociais que permaneceram na memória de gerações e desempenharam um papel significativo são tomados como ponto de partida. A teoria da compressão do tempo histórico com a dinâmica espacial e os resultados de sua passagem para a humanidade é interessante: os tempos antigos percorriam cinco milênios (gerenciando uma economia primitiva); A Idade Média "encaixa" já em mil anos (o desenvolvimento do artesanato); Novo tempo levou apenas 300 anos (um salto nas ciências naturais, a formação da produção); Horário mais recente dentro de cem anos, muitos eventos aconteceram (o surgimento de supertecnologias, dinâmicas sociais poderosas). Hoje, a história está literalmente sendo criada diante de nossos olhos, muitas pessoas simplesmente não têm tempo para se adaptar às condições de vida em rápida mudança. Gerações inteiras de pessoas, portanto, não se entendem, pois viveram e vivem em essência em diferentes períodos históricos adaptados por eles de maneiras diferentes;
• - Ciência Política - tempo político. É um fenômeno social único tanto em sua manifestação de poder físico quanto real. Em sua manifestação formal, o tempo político é uma existência específica de povos, nações, países, estados, comunidades, sindicatos, onde se exerce a dominação política, operam os regimes políticos, realizam-se as liberdades civis, onde os mecanismos políticos e jurídicos de regulação institucional sofreram uma longa adaptação. A política, refletindo atitudes sobre o poder, torna-se real quando satisfaz as necessidades sociais;
• - sociologia - tempo social. No espaço social, estamos vendo uma aceleração no ritmo desenvolvimento Humano, a taxa de socialização causada por fenômenos sociais e, portanto, tudo agora se encaixa na mesma unidade de tempo real grande quantidade fenômenos sociais: na família, no grupo de estudo, na equipe profissional, na estrutura do estado. Outra questão é quando avaliamos um fenômeno social do ponto de vista social (institucionalmente, então a passagem do tempo é uma) e do ponto de vista social. ponto pessoal visão, quando uma pessoa, um indivíduo resolve seus problemas pessoais (aqui o fluxo dos processos de tempo é diferente - personificado);
• - biologia - tempo biológico. As estruturas vivas têm propriedades especiais de espaço e tempo. O tempo biológico é o tempo de vida dos organismos da proteína aos primatas, ou seja, aos humanos. O tempo biológico é o momento em que ocorre o metabolismo de um organismo vivo, contribuindo para suas funções vitais. Estender ou encurtar o tempo de vida de um organismo é uma tarefa multidimensional. Para o homem e o biomundo, é global. Tanto as pessoas quanto os animais são constantemente confrontados com o problema de uma possível redução no tempo de seu funcionamento - uma ameaça ambiental. O processo tecnogênico abarcou toda a civilização, isso tem vantagens técnicas e desvantagens sociais, que não analisaremos agora, notamos apenas um fato para o corpo humano - a curvatura do fluxo natural do tempo ao passar do "verão" para o modo de operação "inverno" e de volta. No curso de uma mudança de tempo tão violenta, muitas pessoas realmente sofrem, principalmente os doentes e os idosos, que nunca serão compreendidos e amparados pelo Estado, que não percebe o tempo biológico, e este já é o nível do tempo social em a junção com o tempo político;
• - psicologia - tempo psicológico. Está conectado com as experiências emocionais individuais de uma pessoa. A tensão, por assim dizer, alonga o tempo, e o prazer, a alegria são bastante fugazes, "condensam" o tempo. Uma pessoa, agindo de uma maneira ou de outra, age de duas maneiras, tanto racional quanto emocionalmente. Seu próprio Ego conecta com o subconsciente Isto e sob a influência do público superego, de caráter normativo, constitui um indivíduo tipo psicológico comportamento, ou seja, a motivação das ações, levando em conta o tempo psicológico, pode ser bastante diversa.