Представления о пространстве. Эволюция базовых понятий пространства

Биология » Представления о времени и пространстве » Представления о пространстве. Эволюция базовых понятий пространства

Евклид построил геометрию трехмерного пространства, известную в научном обиходе как евклидова геометрия. Для определения положения в пространстве Рене Декарт (1596—1650) ввел прямоугольную систему координат ("декартовы координаты") — х, у, z. Физический мир Декарта состоит из двух сущностей: материи (простой "протяженности, наделенной формой") и движения. Поскольку "природа не терпит пустоты" (Аристотель), у него протяженность заполнена "тонкой материей", которую Бог наделил непрерывным движением. Установив законы движения, Декарт записал механически все мировые процессы и на основе своих законов движения построил "космологический роман" (трактаты "Мир" и "Начала философии").

Декартово представление о флюидах, заполняющих пространство, господствовало в науке XIX и частично XX вв., оказав существенное влияние на развитие таких разделов физики, как оптика и электричество. Вес, как и любая сила, у Декарта является свойством движения тонкой материи, отождествляемой с пространством. Поэтому механицизм Декарта сводит силы к свойствам пространства.

Исаак Ньютон (1643—1727) открыл новые свойства пространства, изучая движение перемещающихся тел. Он рассматривал пространство как субстанцию, способную динамически действовать на материальные тела. Модель пространства, предложенная Ньютоном, — это модель независимо существующей субстанции, в которой могут перемещаться материальные тела и частицы света. Поэтому каждый объект обладает в пространстве определенным положением и ориентацией, а расстояние между двумя событиями точно определено, даже если эти события произошли в разные моменты времени. Определить положение тела в пространстве можно только относительно системы каких-то объектов, поэтому имеет смысл говорить о скорости объекта в пространстве, поскольку ощущается лишь неравномерное движение (а не движение с постоянной скоростью). Ньютон в своих "Математических началах натуральной философии" (1687) перевел на математический язык сугубо обыденные ощущения, записав законы движения так, что они определяются только ускорением.

Таким образом, все равномерные движения у Ньютона относительны, а ускоренные — абсолютны. Причины, вызывающие ускоренные движения, он назвал силами. Силы пропорциональны ускорению тел с коэффициентом М, называемым инертной массой: F=Mω. Если этот закон Ньютона прочесть справа налево, то из него следует, что при равномерном движении системы ее составные части не испытывают силового воздействия. Это значит, что равномерное движение нельзя механическими средствами отличить от другого такого же состояния, следовательно, и пространство само по себе не оказывает силового воздействия на движущиеся тела. Механика Ньютона позволяет наблюдать в пространстве только ускоренные движения. Ускорение приводит к возникновению сил инерции. Таковы, например, давление ног человека, направленное вниз при кратковременной остановке лифта, движущегося в направлении вверх, или центробежная сила на вращающейся карусели. Ньютон приписывал появление сил инерции пространству, в котором происходит ускорение, доказывающее реальность существования его пространства.

После создания теории электромагнетизма Максвелла появилась возможность использовать оптические явления — распространение световых сигналов — для измерения скорости движения в пространстве. Это движение можно было определить по его перемещению относительно эфира — некоей жидкости, заполняющей пространство. Теория Максвелла предсказывала, что свет распространяется в эфире с постоянной скоростью, зависящей от "упругости" эфира. Тогда скорость света, измеренная наблюдателем, должна быть разной в зависимости от того, в каком направлении свет распространяется — по течению в эфире или против. Но опыт, проведенный в 1887г. Альбертом Майкельсоном (1852—1931) и Эдвардом Морли (1838—1923), показал, что эффекта, связанного с эфиром, нет, т.е. и нет самого эфира.


Другое по теме:

Образование звёзд, водородная стадия горения
Основа межзвёздного вещества – водород и гелий. По причинам, которые пока не ясны, разбросанное во Вселенной космическое вещество образовало местные скопления и неоднородности. Под влиянием сил тяготения локальные скопления газа уплотняли ...

Структурные гены и регуляторы в эволюции
Белковые филогении, однако, не всегда совпадают с морфологическими филогениями. Например, аминокислотные последовательности цитохрома с, распадаются на четко разграниченные ветви, соответствующие царствам простейших, грибов, растений и жи ...

Плод — генеративный орган
Плоды могут быть односемянные и многосемянные, сочные и сухие. Обычно вскрываются сухие многосемянные плоды, а остальные не вскрываются. Назовем основные типы плодов. Костянка — сочный односемянный плод с тремя слоями околоплодника: нар ...