Философия / 6. Философия науки

д. ф. н., проф. Власова В. М.

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Россия

к. ф. н. Ермолина Л. А.

Социально-экономический институт, Россия

Изучение n-мерного пространственно-временного континуума как важнейшая научная задача 21 века

Авторы данной статьи считают, что основным принципом изучения пространственно-временного континуума должна служить концепция, где признается n-мерность пространства и времени. В геометрии Евклида двухмерное пространство, в геометрии Ньютона - уже трехмерное. В периоды развития науки до 19-20 веков евклидова геометрия претендовала на "абсолютную истинность", появление непротиворечивой неевклидовой геометрии, разработанной Н. И. Лобачевским и дальнейшие исследования Б. Римана показали, что существует неограниченное разнообразие геометрических пространств, отличающихся друг от друга размерностью (тенденция к представлению об n-мерном пространстве).

Современные тенденции в исследовании природы, Космоса, социума сводятся к применению нового подхода, который заключается в учете пространственно-временных характеристик. Так на Международном математическом симпозиуме в июне 2000 года в Торонто Майкл Атья представил один из новых способов математической теории в исследовании пространственно-временного континуума. Первый важный фактор заключается в переходе от локального к глобальному. В XIX в. ученые предпочитали работать с малыми масштабами, изучать локальное поведение объектов. В XX в. ученые интересовались крупными масштабами, глобальным поведением объектов. Поскольку сложность изу­чаемых явлений резко возросла, повысился интерес к исследованиям на ка­чественном уровне, важными стали топологические идеи во всех разделах математики. Оправдались и предсказания Пуанкаре о возрастании роли топо­логии.

Второй принцип ученого - повышение размерности, т. е. переход от одно- и дву­мерных объектов к n-мерным. Например, если в прошлом в дифференциаль­ной геометрии изучали кривые и поверхности, то теперь стали изучать n-мерные многообразия. От классической теории функций комплексного пе­ременного, подробно изучавшей функции одного переменного, перешли к изу­чению теории функций n комплексных переменных. От анализа конечномер­ных линейных пространств перешли к бесконечномерным гильбертовым пространствам и т. п.

Пространство и время, всеобщие формы существования материи. Пространство и время не существуют вне материи и независимо от неё. Пространственными характеристиками являются положения относительно других тел (координаты тел), расстояния между ними, углы между различными пространственными направлениями (отдельные объекты характеризуются протяжённостью и формой, которые определяются расстояниями между частями объекта и их ориентацией). Временные характеристики — "моменты", в которые происходят явления, продолжительности (длительности) процессов. Отношения между этими пространственными и временными величинами называются метрическими.

Существуют также и топологические характеристики пространства и времени — "соприкосновение" различных объектов, число направлений. С чисто пространственными отношениями имеют дело лишь в том случае, когда можно отвлечься от свойств и движения тел и их частей: с чисто временными — в случае, когда можно отвлечься от многообразия сосуществующих объектов.

Однако в реальной действительности пространственные и временные отношения связаны друг с другом. Их непосредственное единство выступает в движении материи; простейшая форма движения — перемещение — характеризуется величинами, которые представляют собой различные отношения пространства и времени (скорость, ускорение) и изучаются кинематикой. Современная физика обнаружила более глубокое единство пространства и времени,  выражающееся в совместном закономерном изменении пространственно-временных характеристик систем в зависимости от движения последних, а также в зависимости этих характеристик от концентрации масс в окружающей среде. Для измерения пространственных и временных величин пользуются системами отсчёта, которые подробно разработаны в Теории относительности Альберта Эйнштейна.

По мере углубления знаний о материи и движении углубляются и изменяются научные представления о пространстве и времени. Поэтому понять физический смысл и значение вновь открываемых закономерностей пространства и времени можно только путём установления их связей с общими закономерностями взаимодействия и движения материи, с полевыми вариантами и гравитационными потенциалами материального мира.

В теории относительности А. Эйнштейна было установлено, что геометрические свойства пространства-времени зависят от распределения в них гравитационных масс. Вблизи тяжелых объектов геометрические свойства пространства начинают отклоняться от эвклидовых, а темп течения времени замедляется.

Основное философское значение теории относительности состоит в следующем:

1.                 Теория относительности исключала из науки понятия абсолютного пространства и абсолютного времени, обнаружив тем самым несостоятельность субстанциальной трактовки пространства и времени как самостоятельных, независимых от материи форм бытия.

2.                 Она показала зависимость пространственно-временных свойств от характера движения и взаимодействия материальных систем, подтвердила правильность трактовки пространства и времени как основных форм существования материи, в качестве содержания которых выступает движущаяся материя. Эйнштейн, считал, что пространство и время непосредственно связаны с материальными объектами и зависят от существующих взаимодействий между ними.

3.                 Теория относительности нанесла удар субъективистским, априористским трактовкам сущности пространства и времени, которые противоречили ее выводам.

Говоря о том, что теория относительности подтвердила понимание пространства и времени как коренных форм существования материи, нельзя думать, что теория относительности положила конец философским спорам об истолковании пространства и времени. Решив одни проблемы, теория относительности поставила другие. Философские споры вокруг этой теории возникли сразу же при ее создании и не утихают по настоящее время.

Вывод: Изучение n-мерного пространственно-временного континуума открывает для ученых горизонты глубокого и всестороннего изучения природы и Космоса, позволяя им корректировать инновационные программы в сфере нанотехнологий, энергетики, космической физики, биологии.