أمثلة على الفضاء في الفيزياء. المكان والزمان في الفيزياء الكلاسيكية

تتمثل إحدى ميزات الفيزياء في أنها تعمل بمفاهيم تتوافق مع كميات قابلة للقياس تتميز برقم. العديد من المفاهيم المهمة للغة العادية (على سبيل المثال ، العقل ، العدالة) ، وكذلك الفئات الفلسفية الأكثر دقة ، ليست كذلك. يعد هذا تقييدًا ذاتيًا مهمًا ، ولكن بفضله ، تكتسب العبارات المادية معنى واضحًا لا لبس فيه ، ولا يقل أهمية عن ذلك ، يمكن أن تخضع للتحقق التجريبي.

تسمى الكميات القابلة للقياس بالأشياء التي يمكن ملاحظتها ، ويمكن التحقق من البيانات المتعلقة بالكميات التي يمكن ملاحظتها. تحاول الفيزياء تجنب العبارات التي لا يمكن التحقق منها أو النتائج المستمدة منها من حيث المبدأ وإما تأكيدها أو دحضها (إن الاحتمال الأساسي للتحقق هو المهم ، بغض النظر عما إذا كان ممكنًا بالوسائل المتاحة حاليًا).

مفاهيم " الفضاء" و " زمن"هي في نفس الوقت مفاهيم اللغة اليومية أ ، وفئات فلسفية مهمة ، ولكنها أيضًا الأصل مفاهيم اساسية علماء الفيزياء. العالم من حولنا عبارة عن مجموعة من الأحداث التي تحدث في المكان والزمان.

مفهوم " الفضاء»مرتبطة بأجساد ممتدة. الجثث في الفضاء. وهذا المفهوم أوضح ويبدو أبسط من "الوقت" ، ولكن حتى هنا توجد صعوبات.

إن أبسط تغيير يحدث في العالم المحيط هو الحركة ، عندما يظل الجسم متطابقًا مع نفسه ، ينتقل من مكان إلى آخر ، وليس من قبيل المصادفة أن يبدأ الوصف الرياضي للواقع تحديدًا مع وصف الحركة. عندما نتحدث عن الحركة ، فإننا نعني الحركة في الفضاء. يربط مفهوم "الحركة" مفاهيم " الفضاء" و " زمن"، وغالبًا ما يتم اعتبارهم والمشكلات المرتبطة بهم معًا. في الفيزياء ، تم دمج هذين المفهومين في مفهوم واحد - "الزمكان".

من السهل عقليًا تجريد الأشياء التي تملأ الفراغ وتخيل فضاء "نقي" (مطلق - في مصطلحات نيوتن) ، حيث لا يوجد شيء فيه. وبنفس الطريقة ، يمكن للمرء أن يجرد من عمليات محددة تحدث في الوقت المناسب وتشكيل فكرة عن الوقت "الخالص" ، عن الوقت "في حد ذاته". "الوقت المطلق والصحيح والرياضي ، في حد ذاته وفي جوهره ، دون أي علاقة بأي شيء خارجي ، يتدفق بشكل موحد ويسمى بطريقة أخرى المدة" - التعريف الذي قدمه نيوتن في عمله الشهير "المبادئ الرياضية الفلسفة الطبيعية. الفضاء هو الساحة التي تحدث فيها جميع ظواهر العالم من حولنا ، وهي تتدفق في الوقت المناسب. كانت هذه الأفكار هي التي شكلت الأساس ميكانيكا نيوتن. ولكن أصبح من الواضح تدريجيًا أن مثل هذه التجريدات مثل "الفضاء الصافي" و "الزمن الصافي" لا يمكن أن تكون موضوع تفسير علمي. نقاط "الفضاء النقي" لا يمكن ملاحظتها. لا يمكن تمييزها عن بعضها البعض. من المستحيل التحدث عن الحركة بالنسبة إلى الفضاء المطلق ، لأن العبارات المتعلقة بالحركة أو السكون لا يمكن التحقق منها. مواد من الموقع

منذ العصور القديمة ، كان يُعتقد أن خصائص الفضاء "النقي" يتم شطبها بشكل صحيح من خلال نظام رياضي خاص - الهندسة الإقليديةالتي لا تزال تدرس في المدارس اليوم. يمكن التحقق من تأكيدات الهندسة (النظريات) مباشرة. على سبيل المثال ، من خلال النظر في المثلثات القائمة الزاوية وقياس جوانبها باستخدام المسطرة ، يمكن للمرء التحقق من صحة نظرية فيثاغورس. لكن الميزة الرئيسية للنظريات هي أنها لا تحتاج إلى التحقق التجريبي ، لأنها "مثبتة". خلقت الهندسة الوهم وحافظت عليه بأنه "يمكن أن تكون هناك عبارات ذات مغزى وذات مغزى و" صحيحة "(يمكن التحقق منها) حول بعض خصائص العالم الحقيقي ، تم الحصول عليها بشكل تخميني بحت ، وهو وهم عزز الفلسفة والميتافيزيقا لقرون في بحثهم عن الحقيقة المعقولة اهتزت الثقة في أن بيانات الهندسة تشير إلى الفضاء الحقيقي فقط في منتصف القرن التاسع عشر ، بعد إنشاء أشكال هندسية غير إقليدية (Lobachevsky و Bolyai و Gauss). ولم يكن الأمر سهلاً ولم يدرك على الفور أن نظريات الهندسة كنظام رياضي ليست بيانات حول خصائص الفضاء المادي الحقيقي الذي نعيش فيه. خصائصه هي موضوع الدراسة الفيزياءوليس الرياضيات. يمكن لعالم الرياضيات العمل مع الفضاء المجرد لأنه هو نفسه يمنحها خصائص معينة. يتعامل الفيزيائي مع عالم موجود من تلقاء نفسه ، ولا يمكن تحديد خصائصه بالتخمين.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http://www.allbest.ru/

وزارة التربية والتعليم والعلوم في الاتحاد الروسي

مؤسسة التعليم الفيدرالية للميزانية الحكومية

التعليم المهني العالي

"جامعة ولاية فلاديمير

سمي على اسم A.G. و N.G. ستوليتوف "

قسم "ATB"

عن طريق الانضباط

"الفيزياء"

"الفضاء والزمان في الفيزياء"

مكتمل:

فن. غرام. تلفزيون ZTSBvd-113 ماكاروفا

مقبول: مدرس

ماجستير أنتونوفا

فلاديمير 2013

مقدمة

2. المكان والزمان

3. المكان والزمان في نظرية النسبية لألبرت أينشتاين

استنتاج

فهرس

مقدمة

منذ العصور القديمة ، كان الجنس البشري دائمًا مفتونًا بمفاهيم الفضاء (الجنة) والوقت (البداية والتغيير والنهاية). تناول المفكرون الأوائل ، من Gautama Buddha و Lao Tzu و Aristotle ، هذه المفاهيم بنشاط. على مر القرون ، تبلور محتوى تفكير هؤلاء المفكرين في العقل البشري تلك الصور الذهنية التي نستخدمها الآن في حياتنا اليومية. نحن نفكر في الفضاء باعتباره سلسلة متصلة ثلاثية الأبعاد تغلفنا. نحن نفكر في الوقت على أنه مدة أي عملية ، غير متأثر بالقوى العاملة في الكون المادي. ويشكلون معًا مسرحًا تتطور فيه دراما التفاعلات بأكملها ، ويمثل الممثلون كل شيء آخر - النجوم والكواكب والحقول والمادة ، أنت وأنا.

اعتبرت الفيزياء الكلاسيكية الفضاء شيئًا مطلقًا - حاوية للأشياء. كان من المفترض أن تكون المساحة غير محدودة ، وخطية ، ومستمرة ، وتم تحديد المساحة المادية (المنطقة المكونة من كائنات مادية متفاعلة) مع الفضاء الرياضي للهندسة التفاضلية. في نظرية النسبية ، التي ظهرت في بداية القرن العشرين ، لم يعد الفضاء مطلقًا ، بل يمكن أن يتغير ، يظهر مفهوم انحناء الفضاء ، وبسرعة تقترب من الضوء ، تصبح التخفيضات في حجم الأشياء ممكنة ، ولكن لا يزال الفضاء هو حاوية الكائنات. مع ظهور نظرية الأنظمة ، ظهر أيضًا فهم جديد للفضاء كنظام للعلاقات بين الأشياء. مع تطوير نهج منظم لمعرفة الطبيعة وتطوير التكنولوجيا كنشاط عملي لإنشاء أنظمة تقنية ، يطور العلم فكرة بنية فضائية منفصلة. في الفيزياء الحديثة ، يعد الفضاء نموذجًا رياضيًا للعلاقات بين عناصر الهياكل المكونة من الأشياء المادية. يتم تحديد اختيار النموذج الرياضي من خلال بنية النظام قيد الدراسة والعمليات التي تحدث فيه. الخلافات حول عدد أبعاد الفضاء التي تنتمي إلى مجال النماذج الرياضية ، هذه خلافات حول النموذج الأكثر ملاءمة والأكثر بصرية. لذلك ، لوصف حركة الأجسام الصلبة ، من الملائم استخدام مساحة متواصلة متجانسة من الهندسة التفاضلية التي لا تحتوي على بنية (أو لها بنية متجانسة). هذه المساحة لها مقياس (يتم استخدام مفاهيم المسافة والحجم). ولوصف حركة تدفقات الطاقة في دائرة كهربائية ، فمن الأنسب استخدام بنية فضاء منفصلة تتكون من عناصر دائرة كهربائية ووصلاتها (الفروع) - هذا هو مجال الطوبولوجيا التوافقية (لواحد - الفروع الأبعاد - نظرية الرسم البياني). هنا لا تحتوي المساحة على أي مقياس (لا تنطبق مفاهيم المسافة والحجم). نظرًا لأن المسافة والهيكل يتم إنشاؤهما بواسطة المادة ، وبالتالي ، بدون كائنات حقيقية ، لا يوجد الفضاء نفسه. يعتبر مفهوم الفضاء فيما يتعلق بمفاهيم "المسافة" (متري) و "البنية" مستوى أعلى من التجريد (التعميم) لهذه المفاهيم. يتم قياس العلاقات المكانية لمساحة متري من خلال مقارنة المسافات مع الأبعاد الخطية للأشياء المادية المختارة كمعيار. وبالتالي ، يتم تعيين الفضاء المادي على النموذج الرياضي. بالنسبة للشخص ، فإن الشعور بالفضاء يعطي نسبية المقاييس والأحجام (نسبة الأشياء / المراقب). تعتبر معلمات الفضاء القريب من الأرض (المجالات المغناطيسية والكهربائية والجاذبية والمعلمات الديناميكية الحرارية) والعمليات التي تحدث فيه ظروفًا خارجية بالنسبة لنا ، لأننا منغمسون في هذه البيئة. ونحن بدورنا ، كنظم حيوية منفصلة ، نشكل داخل أنفسنا مساحتنا وبيئتنا الخاصة ، حيث تحدث العمليات الكيميائية الحيوية ، مما يضمن نشاطنا الحيوي. تشكل مساحتنا الداخلية ومعاييرها الظروف الخارجية للأشياء ذات الحجم الأصغر. إذا واصلنا التحرك لأسفل على هذا المقياس ، فإن الظروف داخل الجزيئية تكون خارجية للذرات ، والظروف داخل الذرة هي للنواة والإلكترونات التي تدخل الذرة ، وما إلى ذلك. اعتبرت الفيزياء الكلاسيكية الوقت شيئًا عالميًا ومستقلًا وشيءًا نسبيًا يتم حساب الأحداث وبمساعدته يتم قياس الفترات الفاصلة بين الأحداث. كان من المفترض أن يكون الوقت مستمرًا وموحدًا ومطلقًا ، وتم تحديد الوقت المادي (وسيلة لمقارنة ديناميات العمليات المادية) مع الفضاء الرياضي الخطي أحادي البعد للهندسة التفاضلية. في نظرية النسبية ، التي ظهرت في بداية القرن العشرين ، لم يعد الوقت مطلقًا ، بل يمكن أن يتغير ، ويفترض أنه في الإطارات المرجعية المتحركة وقرب الكتل الجاذبة ، يتدفق الوقت بشكل أبطأ. تستخدم الفيزياء حاليًا كلاً من الوقت المستمر للعمليات والوقت المنفصل للأحداث.

في الفيزياء الحديثة ، يتكون الوقت من العديد من العمليات ذات الديناميكيات المختلفة وهو خاصية متكاملة للعالم المحيط. في الواقع ، لا العمليات ولا التغييرات ولا الحركات تحدث في الوقت المناسب. على العكس من ذلك ، فهم يشكلون أساسًا ماديًا حقيقيًا لإدخال مفهوم الوقت. تبين أن الوقت ليس سوى مستوى أعلى من التجريد الذي يميز ديناميكيات هذه الظواهر. هناك تشابه كامل مع مفهوم الفضاء ، والذي يقوم على مفهوم المسافة ، وهو مجرد مستوى أعلى من التجريد. وبالمثل ، يعتمد مفهوم الوقت على مسار الحركات والعمليات والتغييرات الحقيقية وهو مجرد شكل أكثر ملاءمة للتجريد. يقاس التوقيت بمقارنة الفترات بين الأحداث الحقيقية مع عدد دورات العمليات الدورية عالية الاستقرار المختارة كمرجع.

وبالتالي ، يتم تعيين الوقت المادي على النموذج الرياضي. الساعة هي ديناميكيات النظام الداخلي لأي نظام ، تؤخذ كمعيار وتعمل كوحدة ديناميكية ، يتم من خلالها التعبير عن ديناميكيات ومدة العمليات الأخرى.

1. العقيدة القديمة للمكان والزمان

الفضاء والزمان أينشتاين microworld

تم تطوير العقيدة الذرية من قبل الماديين في اليونان القديمة ، ليوكيبوس وديموقريطس. وفقًا لهذه العقيدة ، يتكون كل التنوع الطبيعي من أصغر جزيئات المادة (الذرة) التي تتحرك وتتصادم وتتحد في مكان فارغ. الذرات (الوجود) والفراغ (عدم الوجود) هي المبادئ الأولى للعالم. الذرات لا تنشأ ولا تتلف ، وأبدتها تنبع من عدم بداية الزمن. تتحرك الذرات في الفراغ لفترة غير محدودة. الفضاء اللانهائي يتوافق مع الوقت اللانهائي.

يعتقد أنصار هذا المفهوم أن الذرات غير قابلة للتجزئة جسديًا بسبب كثافتها وعدم وجود فراغ فيها. العديد من الذرات التي لا يفصلها الفراغ تتحول إلى ذرة واحدة كبيرة ترهق العالم.

كان المفهوم بحد ذاته قائمًا على الذرات ، التي تشكل ، بالاقتران مع الفراغ ، المحتوى الكامل للعالم الحقيقي. هذه الذرات مبنية على الآمر (الحد الأدنى المكاني للمادة). يخدم غياب الأجزاء في أمر كمعيار للتجزئة الرياضية. لا تتفتت الذرات إلى آمر ، وهذا الأخير لا يتواجد في حالة حرة. يتزامن هذا مع أفكار الفيزياء الحديثة حول الكواركات.

بتوصيف نظام ديموقريطوس كنظرية المستويات البنيوية للمادة - الفيزيائية (الذرات والفراغ) والرياضيات (الأميرات) ، فإننا نواجه مساحتين: مساحة فيزيائية مستمرة كحاوية ومساحة رياضية تعتمد على الأميرات كمقياس. وحدات تمديد المادة.

وفقًا للمفهوم الذري للفضاء ، حل ديموقريطوس أسئلة حول طبيعة الوقت والحركة. في وقت لاحق تم تطويرها من قبل أبيقور إلى نظام. اعتبر أبيقور خصائص الحركة الميكانيكية بناءً على الطبيعة المنفصلة للمكان والزمان. على سبيل المثال ، فإن خاصية isotachy هي أن جميع الذرات تتحرك بنفس السرعة. على المستوى الرياضي ، فإن جوهر التماثل هو أنه في عملية تحريك الذرات ، تمرر "ذرة" واحدة من الفضاء مقابل "ذرة" واحدة من الزمن.

وهكذا ، ميز علماء الذرة اليونانيون القدماء نوعين من المكان والزمان. في تمثيلاتهم تحققت

يبدأ أرسطو تحليله بالسؤال العام عن وجود الوقت ، ثم يحوله إلى مسألة وجود الوقت القابل للقسمة. يتم إجراء مزيد من التحليل للوقت بواسطة أرسطو بالفعل على المستوى المادي ، حيث يركز على العلاقة بين الوقت والحركة. يُظهر أرسطو أن الوقت لا يمكن تصوره ، ولا يوجد بدون حركة ، ولكنه ليس حركة بحد ذاتها. في مثل هذا النموذج الزمني ، يتم تنفيذ المفهوم العلائقي. من الممكن قياس الوقت واختيار وحدات القياس الخاصة به باستخدام أي حركة دورية ، ولكن لكي تكون القيمة الناتجة عالمية ، من الضروري استخدام الحركة بأقصى سرعة.

في الفيزياء الحديثة ، هذه هي سرعة الضوء ، في الفلسفة القديمة والوسطى ، إنها سرعة الكرة السماوية.

يعمل الفضاء بالنسبة لأرسطو كنوع من العلاقة بين كائنات العالم المادي ، ويُفهم على أنه فئة موضوعية ، كخاصية للأشياء الطبيعية. عملت ميكانيكا أرسطو فقط في نموذجه للعالم. لقد تم بناؤه على الظواهر الواضحة للعالم الأرضي. لكن هذا ليس سوى أحد مستويات كون أرسطو. عمل نموذجه الكوني في فضاء محدود غير متجانس ، يتزامن مركزه مع مركز الأرض. تم تقسيم الكون إلى مستويات أرضية وسماوية. تتكون الأرض من أربعة عناصر - الأرض والماء والهواء والنار ؛ الأجرام السماوية - من الأجرام الأثيرية ، والتي هي في حركة دائرية لا نهاية لها. هذا النموذج موجود منذ حوالي ألفي عام. ومع ذلك ، كانت هناك أحكام أخرى في نظام أرسطو اتضح أنها أكثر قابلية للتطبيق وحددت إلى حد كبير تطور العلم حتى الوقت الحاضر. نحن نتحدث عن عقيدة أرسطو المنطقية ، والتي على أساسها تم تطوير النظريات العلمية الأولى ، ولا سيما هندسة إقليدس. في هندسة إقليدس ، جنبًا إلى جنب مع التعريفات والبديهيات ، هناك أيضًا مسلمات ، والتي هي أكثر خصائص الفيزياء من الحساب. صاغت المسلمات تلك المهام التي تم اعتبارها محلولة. يقدم هذا النهج نموذجًا نظريًا لا يزال يعمل حتى اليوم: يرتبط النظام البديهية والأساس التجريبي بقواعد تشغيلية. هندسة إقليدس هي أول نظام منطقي للمفاهيم التي تفسر سلوك بعض الأشياء الطبيعية. الميزة العظيمة لإقليدس هو اختياره كأشياء نظرية.

كشف جاليليو جاليلي عن تناقض الصورة الأرسطية للعالم ، سواء من الناحية التجريبية أو النظرية أو المنطقية. بمساعدة التلسكوب ، أظهر بوضوح مدى عمق الأفكار الثورية لنيكولاس كوبرنيكوس ، الذي طور نموذج مركزية الشمس للعالم. 1. يمكن اعتبار اكتشافات كبلر كخطوة أولى في تطوير النظرية الكوبرنيكية: 1. يتحرك كل كوكب على طول القطع الناقص ، في إحدى بؤره الشمس. 2. تتغير مساحة قطاع المدار ، التي وصفها متجه نصف قطر الكوكب ، بما يتناسب مع الوقت. 3. مربعات أوقات ثورة الكواكب حول الشمس مترابطة كمكعبات متوسط ​​مسافاتها من الشمس.

نظر جاليليو وديكارت ونيوتن في مجموعات مختلفة من مفاهيم الفضاء والقصور الذاتي: أدرك جاليليو الفضاء الفارغ والحركة بالقصور الذاتي الدائرية ، ووصل ديكارت إلى فكرة الحركة بالقصور الذاتي المستقيمة ، لكنه نفى الفضاء الفارغ ، وفقط نيوتن يجمع بين الفضاء الفارغ والقصور الذاتي المستقيم حركة.

لا يتميز ديكارت بإدراك واعي ومنهجي لنسبية الحركة. تقتصر أفكاره على هندسة الأشياء المادية ، فهو غريب على التفسير النيوتوني للكتلة كمقاومة بالقصور الذاتي للتغيير. من ناحية أخرى ، يتميز نيوتن بتفسير ديناميكي للكتلة ، وفي نظامه ، لعب هذا المفهوم دورًا أساسيًا. يحتفظ الجسد بالنسبة إلى ديكارت بحالة من الحركة أو السكون ، لأن هذا مطلوب من خلال ثبات الإله. وينطبق الشيء نفسه على نيوتن بسبب كتلة الجسم.

قدم نيوتن مفاهيم المكان والزمان في المستوى الأولي للعرض التقديمي ، ثم يتلقون محتواهم المادي بمساعدة البديهيات من خلال قوانين الحركة. ومع ذلك ، فهي تسبق البديهيات ، لأنها تعمل كشرط لتحقيق البديهيات: قوانين الحركة للميكانيكا الكلاسيكية صالحة في الأطر المرجعية بالقصور الذاتي ، والتي يتم تعريفها على أنها أنظمة تتحرك بالقصور الذاتي فيما يتعلق بالمكان والزمان المطلقين. بالنسبة لنيوتن ، المكان والزمان المطلقان هما ميدان حركة الأشياء المادية.

بعد نشر عناصر نيوتن ، بدأت الفيزياء في التطور بنشاط ، وحدثت هذه العملية على أساس نهج ميكانيكي. ومع ذلك ، سرعان ما نشأت الخلافات بين الميكانيكا والبصريات ، والتي لم تنسجم مع الأفكار الكلاسيكية حول حركة الأجسام.

2. المكان والزمان في الفيزياء

يُعرَّف المكان والزمان في الفيزياء عمومًا على أنهما الهياكل الأساسية لتنسيق الأشياء المادية وحالاتها: نظام العلاقات الذي يعكس تنسيق الأشياء المتعايشة (المسافات ، الاتجاه ، إلخ) يشكل الفضاء ، ونظام العلاقات الذي يعرض تنسيق الحالات أو الظواهر المتتالية (التسلسل ، المدة ، إلخ) ، أشكال الوقت. المكان والزمان هما الهياكل التنظيمية لمستويات مختلفة من الإدراك الجسدي ويلعبان دورًا مهمًا في العلاقات بين المستويات. إنها (أو الإنشاءات المرتبطة بها) تحدد إلى حد كبير البنية (المترية ، الطوبولوجية ، إلخ) للنظريات الفيزيائية الأساسية ، وتضع هيكل التفسيرات التجريبية والتحقق من النظريات الفيزيائية ، وهيكل الإجراءات التشغيلية (التي تستند إلى تحديد الفضاء- المصادفات الزمنية في القياسات). الأفعال ، مع مراعاة خصوصيات التفاعلات الفيزيائية المستخدمة) ، وكذلك تنظيم المادية. صور من العالم. أدى المسار التاريخي الكامل للتطور المفاهيمي إلى مثل هذا التمثيل.

بعد أن توصل الفيزيائيون إلى استنتاج حول طبيعة موجة الضوء ، نشأ مفهوم الأثير - الوسط الذي ينتشر فيه الضوء. يمكن تمثيل كل جسيم من الأثير كمصدر للموجات الثانوية ، ويمكن تفسير السرعة الهائلة للضوء من خلال الصلابة والمرونة الهائلة لجزيئات الأثير. بعبارة أخرى ، كان الأثير تجسيدًا لفضاء نيوتن المطلق. لكن هذا يتعارض مع المبادئ الأساسية لعقيدة نيوتن عن الفضاء.

بدأت الثورة في الفيزياء باكتشاف رومر - اتضح أن سرعة الضوء محدودة وتساوي حوالي 300 ألف كم / ثانية. في عام 1728 ، اكتشف برادري ظاهرة الانحراف النجمي. وبناءً على هذه الاكتشافات ، كان وجد أن سرعة الضوء لا تعتمد على حركة المصدر و / أو المستقبل.

أظهر O. Fresnel أن الأثير يمكن أن ينجرف جزئيًا عن طريق تحريك الأجسام ، لكن تجربة A. Michelson (1881) دحضت ذلك تمامًا.

وهكذا ، نشأ تناقض لا يمكن تفسيره ، تم تقليص الظواهر الضوئية بشكل متزايد إلى الميكانيكا. لكن أخيرًا تم تقويض الصورة الميكانيكية للعالم باكتشاف فاراداي - ماكسويل: تحول الضوء إلى نوع من الموجات الكهرومغناطيسية. تنعكس العديد من القوانين التجريبية في نظام معادلات ماكسويل ، التي تصف أنماطًا جديدة بشكل أساسي. ساحة هذه القوانين هي المساحة الكاملة ، وليس فقط النقاط التي توجد فيها المادة أو الرسوم ، كما هو مقبول في القوانين الميكانيكية.

هكذا نشأت النظرية الكهرومغناطيسية للمادة. توصل الفيزيائيون إلى استنتاج حول وجود كائنات أولية منفصلة في إطار الصورة الكهرومغناطيسية للعالم (الإلكترونات). ترتبط الإنجازات الرئيسية في دراسة الظواهر الكهربائية والبصرية بالنظرية الإلكترونية لـ G. Lorentz. وقف لورنتز على موقف الميكانيكا الكلاسيكية. لقد وجد مخرجًا يوفر المساحة والزمان المطلقين للميكانيكا الكلاسيكية ، وشرح أيضًا نتيجة تجربة ميكلسون ، على الرغم من أنه اضطر إلى التخلي عن تحويلات جاليليو الإحداثي وتقديم تحولاته الخاصة ، بناءً على عدم ثبات الزمن. t "= t- (vx / ce) ، حيث v هي سرعة النظام بالنسبة إلى الأثير ، و x هي إحداثيات تلك النقطة في النظام المتحرك حيث يتم قياس الوقت. الوقت t" أطلق عليه "التوقيت المحلي" . بناءً على هذه النظرية ، يكون تأثير تغيير حجم الأجسام L2 / L1 = 1 + (ve / 2ce) مرئيًا. شرح لورنتز نفسه هذا بناءً على نظريته الإلكترونية: تتعرض الأجسام للتقلص بسبب تسطيح الإلكترونات.

لقد استنفدت نظرية لورنتز إمكانيات الفيزياء الكلاسيكية. كان التطور الإضافي للفيزياء في طريق مراجعة المفاهيم الأساسية للفيزياء الكلاسيكية ، ورفض اعتماد أي أنظمة مرجعية مختارة ، ورفض الحركة المطلقة ، ومراجعة مفهوم المكان والزمان المطلقين. تم ذلك فقط في نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين.

3. المكان والزمان في نظرية النسبية لألبرت أينشتاين.

في نظرية النسبية لأينشتاين ، يتم تحويل مسألة خصائص وبنية الأثير إلى مسألة حقيقة الأثير نفسه. النتائج السلبية للعديد من التجارب لكشف الأثير وجدت تفسيرًا طبيعيًا في نظرية النسبية - الأثير غير موجود. شكل إنكار وجود الأثير وقبول افتراض الثبات والحد من سرعة الضوء أساس نظرية النسبية ، التي تعمل كتركيب للميكانيكا والديناميكا الكهربائية.

سمح مبدأ النسبية ومبدأ ثبات سرعة الضوء لأينشتاين بالانتقال من نظرية ماكسويل للأجسام الساكنة إلى الديناميكا الكهربية الثابتة للأجسام المتحركة. ينظر أينشتاين أيضًا في نسبية الأطوال والفترات الزمنية ، مما يقوده إلى استنتاج مفاده أن مفهوم التزامن لا معنى له: "لم يعد يُنظر إلى حدثين متزامنين عند ملاحظتهما من نفس نظام الإحداثيات على أنهما متزامن عند رؤيتهما من نظام متحرك نسبة إلى هذا ". هناك حاجة لتطوير نظرية تحول الإحداثيات والوقت من نظام في حالة السكون إلى نظام يتحرك بشكل موحد ومستقيم بالنسبة للنظام الأول. توصل أينشتاين إلى صياغة تحولات لورنتز:

من هذه التحولات يتبع نفي ثبات الطول والمدة ، التي تعتمد قيمتها على حركة الإطار المرجعي:

في النظرية الخاصة للنسبية ، هناك قانون جديد لإضافة وظائف السرعات ، والذي يتبعه استحالة تجاوز سرعة الضوء.

يتمثل الاختلاف الأساسي بين النظرية النسبية الخاصة والنظريات السابقة في الاعتراف بالمكان والزمان كعناصر داخلية لحركة المادة ، والتي يعتمد هيكلها على طبيعة الحركة نفسها ، وهي وظيفتها. في نهج أينشتاين ، تبين أن تحويلات لورنتز مرتبطة بخصائص جديدة للمكان والزمان: مع نسبية الطول والفاصل الزمني ، مع المساواة بين المكان والزمان ، مع ثبات الفاصل الزمني والمكان.

مينكوفسكي مساهمة مهمة في مفهوم "المساواة". أظهر العلاقة العضوية بين المكان والزمان ، والتي تحولت إلى مكونات لسلسلة واحدة رباعية الأبعاد. التقسيم إلى المكان والزمان لا معنى له.

يتم تفسير المكان والزمان في النظرية النسبية الخاصة من وجهة نظر المفهوم العلائقي. ومع ذلك ، سيكون من الخطأ تقديم البنية المكانية والزمانية للنظرية الجديدة كتعبير عن مفهوم النسبية وحدها. ساعد إدخال مينكوفسكي للشكليات رباعية الأبعاد في الكشف عن جوانب "العالم المطلق" المعطى في سلسلة الزمكان.

في نظرية النسبية ، كما في الميكانيكا الكلاسيكية ، هناك نوعان من المكان والزمان ينفذان المفاهيم الجوهرية والنسبية. في الميكانيكا الكلاسيكية ، كان المكان والزمان المطلقان بمثابة بنية العالم على المستوى النظري. في نظرية النسبية الخاصة ، يكون للزمكان الواحد رباعي الأبعاد وضع مماثل.

يمكن تمثيل الانتقال من الميكانيكا الكلاسيكية إلى النظرية النسبية الخاصة على النحو التالي: 1) على المستوى النظري - هذا هو الانتقال من المكان والزمان المطلق والجوهري إلى الفضاء الفردي المطلق والجوهري - الوقت ، 2) على المستوى التجريبي المستوى - الانتقال من الفضاء والزمان النسبي والامتداد نيوتن إلى الفضاء والزمان العلائقيين لأينشتاين.

ومع ذلك ، عندما حاول أينشتاين توسيع مفهوم النسبية ليشمل فئة الظواهر التي تحدث في الأطر المرجعية غير بالقصور الذاتي ، أدى ذلك إلى إنشاء نظرية جديدة للجاذبية ، وإلى تطوير علم الكون النسبي ، وما إلى ذلك. لقد أُجبر على اللجوء إلى طريقة مختلفة لبناء النظريات الفيزيائية ، يكون فيها الجانب النظري أساسيًا.

تم بناء النظرية الجديدة - النظرية العامة للنسبية - من خلال بناء فضاء معمم والانتقال من البنية النظرية للنظرية الأصلية - النظرية النسبية الخاصة - إلى الهيكل النظري لنظرية معممة جديدة مع تفسيرها التجريبي اللاحق. بعد ذلك ، سننظر في مفهوم المكان والزمان في ضوء النسبية العامة.

كان أحد أسباب إنشاء النظرية العامة للنسبية هو رغبة أينشتاين في إنقاذ الفيزياء من الحاجة إلى إدخال إطار مرجعي بالقصور الذاتي. بدأ إنشاء نظرية جديدة بمراجعة مفهوم المكان والزمان في عقيدة فاراداي - ماكسويل والنظرية النسبية الخاصة. أكد أينشتاين على نقطة مهمة واحدة لم يمسها أحد. نحن نتحدث عن الموقف التالي للنظرية النسبية الخاصة: "... نقطتان مادتان مختارتان لجسم في حالة راحة تتوافق دائمًا مع جزء معين بطول معين ، بغض النظر عن موضع الجسم واتجاهه ، و الوقت. ، يتوافق دائمًا مع فاصل زمني بحجم معين ، بغض النظر عن المكان والزمان.

وتجدر الإشارة إلى أن فكرة المادية الديالكتيكية حول المكان والزمان كأشكال لوجود المادة تجد التجسيد الأكثر اكتمالا في النظرية العامة للنسبية. لم تتطرق نظرية النسبية الخاصة إلى مشكلة تأثير المادة على بنية الزمكان ، وفي النظرية العامة ، تناول أينشتاين بشكل مباشر الترابط العضوي للمادة والحركة والمكان والزمان.

انطلق أينشتاين من الحقيقة المعروفة حول مساواة الجماهير بالقصور الذاتي والثقيلة. لقد رأى في هذه المساواة نقطة البداية التي يمكن على أساسها تفسير لغز الجاذبية. بعد تحليل تجربة Eötvös ، عمم أينشتاين نتيجته في مبدأ التكافؤ: "من المستحيل فيزيائيًا التمييز بين فعل مجال جاذبية موحد والمجال المتولد عن حركة متسارعة بشكل منتظم."

مبدأ التكافؤ ذو طبيعة محلية ، وبشكل عام ، لا يتم تضمينه في بنية النظرية العامة للنسبية. ساعد في صياغة المبادئ الأساسية التي تستند إليها النظرية الجديدة: فرضيات حول الطبيعة الهندسية للجاذبية ، حول العلاقة بين هندسة الزمكان والمادة. بالإضافة إلى ذلك ، طرح أينشتاين عددًا من الفرضيات الرياضية ، والتي بدونها سيكون من المستحيل استنباط معادلات الجاذبية: الفضاء رباعي الأبعاد ، يتم تحديد هيكله بواسطة موتر متري متماثل ، يجب أن تكون المعادلات ثابتة تحت المجموعة لتنسيق التحولات.

في عمله "النسبية ومشكلة الفضاء" ، ينظر أينشتاين على وجه التحديد في مسألة خصوصيات مفهوم الفضاء في النظرية العامة للنسبية. وفقًا لهذه النظرية ، لا يوجد الفضاء بشكل منفصل ، كشيء معاكس لـ "ما يملأ الفضاء" والذي يعتمد على الإحداثيات. "الفضاء الفارغ ، أي الفضاء بدون حقل غير موجود. الزمكان لا يوجد في حد ذاته ، ولكن فقط كخاصية هيكلية للحقل."

بالنسبة للنظرية النسبية العامة ، فإن مشكلة الانتقال من الكميات النظرية إلى الفيزيائية التي يمكن ملاحظتها لا تزال موضوعية.

دعونا نفكر أكثر في اتجاهين ناشئين عن النظرية العامة للنسبية: هندسة الجاذبية وعلم الكونيات النسبي ، منذ ذلك الحين يرتبط التطوير الإضافي للمفاهيم المكانية والزمانية للفيزياء الحديثة بها.

كانت هندسة الجاذبية هي الخطوة الأولى نحو إنشاء نظرية مجال موحد. أول محاولة لرسم هندسي للحقل قام بها G. Weil. يتم تنفيذه خارج إطار الهندسة الريمانية. ومع ذلك ، فإن هذا الاتجاه لم يؤد إلى النجاح. كانت هناك محاولات لإدخال فضاءات ذات بعد أعلى من مشعب ريمان المكاني رباعي الأبعاد: اقترح كلوزا واحدًا خماسي الأبعاد ، كلاين - واحد سداسي الأبعاد ، كاليتسين - مشعب لانهائي. ومع ذلك ، لا يمكن حل المشكلة بهذه الطريقة.

في طريق مراجعة الطوبولوجيا الإقليدية للفضاء - الزمان ، يجري بناء نظرية حقل موحد حديثة - الديناميكا الهندسية الكمومية لجيه ويتلر. في هذه النظرية ، يصل تعميم الأفكار حول الفضاء إلى درجة عالية جدًا ويتم تقديم مفهوم الفضاء الفائق باعتباره ساحة عمل الديناميكا الهندسية. مع هذا النهج ، يكون لكل تفاعل هندسيته الخاصة ، وتكمن وحدة هذه النظريات في وجود مبدأ مشترك ، يتم بموجبه إنشاء الهندسة المعينة والمسافات المقابلة "طبقية".

يستمر البحث عن نظريات المجال الموحد. أما بالنسبة لديناميكا ويتلر الكمومية ، فإنها تواجه مهمة أكثر طموحًا - لفهم الكون والجسيمات الأولية في وحدتها وتناغمها. يمكن وصف أفكار ما قبل أينشتاين عن الكون على النحو التالي: الكون لانهائي ومتجانس في الفضاء وثابت في الزمن. لقد تم استعارتهم من ميكانيكا نيوتن - هذه هي المكان والزمان المطلقان ، والأخير في طبيعتهم إقليدي. بدا مثل هذا النموذج متناغمًا للغاية وفريدًا. ومع ذلك ، أدت المحاولات الأولى لتطبيق القوانين الفيزيائية والمفاهيم على هذا النموذج إلى استنتاجات غير طبيعية.

تطلب علم الكونيات الكلاسيكي بالفعل مراجعة بعض الأحكام الأساسية للتغلب على التناقضات. هناك أربعة أحكام من هذا القبيل في علم الكونيات الكلاسيكي: ثبات الكون ، وتجانسه وخواصه ، والفضاء الإقليدي. ومع ذلك ، في إطار علم الكونيات الكلاسيكي ، لم يكن من الممكن التغلب على التناقضات.

يرتبط نموذج الكون ، المتبع من النظرية العامة للنسبية ، بمراجعة جميع الأحكام الأساسية لعلم الكونيات الكلاسيكي. حددت النظرية العامة للنسبية الجاذبية بانحناء الزمكان رباعي الأبعاد. من أجل بناء نموذج بسيط نسبيًا يعمل ، يضطر العلماء إلى تقييد المراجعة العامة للأحكام الأساسية لعلم الكونيات الكلاسيكي: النظرية العامة للنسبية تكملها الافتراض الكوني للتجانس والتناحي للكون. يؤدي التنفيذ الصارم لمبدأ الخواص في الكون إلى الاعتراف بتجانسه. بناءً على هذه الفرضية ، يتم إدخال مفهوم المكان والزمان العالميين في علم الكونيات النسبي. لكن هذه ليست مساحة ووقت نيوتن المطلقين ، والتي ، على الرغم من أنها كانت أيضًا متجانسة وخواص الخواص ، لم يكن لها أي انحناء بسبب الطبيعة الإقليدية للفضاء. عند تطبيقها على فضاء غير إقليدي ، فإن شروط التجانس والتناحي تعني ثبات الانحناء ، وهنا يمكن إجراء ثلاثة تعديلات لمثل هذا الفضاء: مع انحناء صفري وسلبي وإيجابي.

أثار احتمال وجود قيم مختلفة للانحناء الثابت للزمان والمكان في علم الكونيات مسألة ما إذا كان الكون محدودًا أم لا نهائيًا. في علم الكونيات الكلاسيكي ، لم يطرح هذا السؤال ، لأن الطبيعة الإقليدية للمكان والزمان تحدد بشكل فريد اللانهاية. ومع ذلك ، في علم الكونيات النسبي ، فإن متغير الكون المحدود ممكن أيضًا - وهذا يتوافق مع مساحة من الانحناء الإيجابي.

كون أينشتاين عبارة عن كرة ثلاثية الأبعاد - فضاء ثلاثي الأبعاد غير إقليدي مغلق في حد ذاته. إنه محدود ، رغم أنه لا حدود له. كون أينشتاين محدود في الفضاء ولكنه لانهائي في الزمن. ومع ذلك ، فقد تعارضت الثبات مع النظرية العامة للنسبية ، واتضح أن الكون غير مستقر وسعى إما إلى التوسع أو الانكماش. للقضاء على هذا التناقض ، أدخل أينشتاين مصطلحًا جديدًا في معادلات النظرية ، وبمساعدة القوى الجديدة المتناسبة مع المسافة التي تم إدخالها في الكون ، يمكن تمثيلها كقوى جذب ونفور.

تبين أن التطور الإضافي لعلم الكونيات لا يرتبط بنموذج ثابت للكون. تم تطوير النموذج غير الثابت لأول مرة بواسطة A. A. تبين أن الخصائص المترية للفضاء متغيرة بمرور الوقت. اتضح أن الكون يتوسع. تم اكتشاف تأكيد لهذا في عام 1929 من قبل إي هابل ، الذي لاحظ الانزياح الأحمر للطيف. اتضح أن سرعة انحسار المجرات تزداد مع المسافة وتتبع قانون هابل V = H * L ، حيث H ثابت هابل ، L هي المسافة. تستمر هذه العملية في الوقت الحاضر.

في هذا الصدد ، تنشأ مشكلتان مهمتان: مشكلة تمدد الفضاء ومشكلة بداية الزمان. هناك فرضية مفادها أن ما يسمى ب "ركود المجرات" هو تعيين مرئي لعدم ثبات المقياس المكاني الذي كشف عنه علم الكونيات. وبالتالي ، ليست المجرات هي التي تطير بعيدًا في فضاء غير متغير ، ولكن الفضاء نفسه يتوسع. المشكلة الثانية تتعلق بفكرة بداية الزمن. تشير أصول تاريخ الكون إلى الوقت t = 0 ، عندما حدث الانفجار العظيم المزعوم. في. يعتقد Ginzburg أن "... الكون في الماضي كان في حالة خاصة ، والتي تتوافق مع بداية الوقت ، ومفهوم الوقت قبل هذه البداية خالي من المعنى المادي ، وفي الواقع من أي معنى آخر."

في علم الكونيات النسبي ، تم عرض نسبية محدودية ولانهاية الوقت في أطر مرجعية مختلفة. ينعكس هذا الموقف بشكل خاص في مفهوم "الثقوب السوداء". نحن نتحدث عن واحدة من أكثر الظواهر إثارة للاهتمام في علم الكونيات الحديث - انهيار الجاذبية.

لاحظ S. Hawkins و J. Ellis: "إن توسع الكون يشبه في كثير من النواحي انهيار النجم ، باستثناء حقيقة أن اتجاه الوقت أثناء التمدد ينعكس."

ترتبط كل من "بداية" الكون والعمليات في "الثقوب السوداء" بحالة المادة فائقة الكثافة. تمتلك الأجسام الفضائية هذه الخاصية بعد عبور كرة Schwarzschild (المجال الشرطي بنصف قطر r = 2GM / ce ، حيث G هو ثابت الجاذبية ، M هي الكتلة). بغض النظر عن الحالة التي عبر فيها الجسم الفضائي مجال شوارزشيلد المقابل ، فإنه ينتقل بسرعة إلى حالة فائقة الكثافة في عملية الانهيار التثاقلي. بعد ذلك ، من المستحيل الحصول على أي معلومات من النجم ، لأنه لا شيء يمكن أن يهرب من هذه الكرة إلى الفضاء المحيط - الزمان: يخرج النجم لمراقب بعيد ، ويتشكل "ثقب أسود" في الفضاء.

تقع اللانهاية بين النجم المنهار والمراقب في العالم العادي ، لأن مثل هذا النجم يتجاوز اللانهاية في الوقت المناسب.

وهكذا ، اتضح أن الزمكان في النظرية العامة للنسبية يحتوي على التفردات ، التي يجبرنا وجودها على إعادة النظر في مفهوم استمرارية الزمكان كنوع من التنوع "السلس" القابل للتفاضل.

هناك مشكلة مرتبطة بمفهوم المرحلة الأخيرة من انهيار الجاذبية ، عندما يتم ضغط الكتلة الكاملة للنجم في نقطة.

(r-> 0) ، عندما تكون كثافة المادة غير محدودة ، يكون انحناء الفضاء لانهائي ، إلخ. هذا يثير شك معقول. يعتقد J.Wetler أنه في المرحلة الأخيرة من انهيار الجاذبية لا يوجد زمكان على الإطلاق. يكتب إس. هوكينج: "التفرد هو المكان الذي ينهار فيه المفهوم الكلاسيكي للمكان والزمان ، بالإضافة إلى جميع قوانين الفيزياء المعروفة ، حيث تمت صياغتها جميعًا على أساس الزمان والمكان الكلاسيكي. ويلتزم معظم علماء الكونيات الحديثين بهذه القواعد. الأفكار.

في المراحل الأخيرة من انهيار الجاذبية بالقرب من التفرد ، يجب أن تؤخذ التأثيرات الكمومية في الاعتبار. يجب أن يلعبوا دورًا مهيمنًا في هذا المستوى وقد لا يسمحون بالتفرد على الإطلاق. من المفترض أن تقلبات المادة تحت المجهرية تحدث في هذه المنطقة ، والتي تشكل أساس العالم المجهري العميق.

كل هذا يشير إلى أنه من المستحيل فهم العالم الضخم دون فهم العالم الجزئي.

4. المكان والزمان في فيزياء العالم المجهري

إن إنشاء أينشتاين لنظرية النسبية الخاصة لا يستنفد إمكانية التفاعل بين الميكانيكا والديناميكا الكهربية. فيما يتعلق بتفسير الإشعاع الحراري ، تم الكشف عن تناقض في كل من تفسير البيانات التجريبية والاتساق النظري لهذه الاستنتاجات. أدى هذا إلى ولادة ميكانيكا الكم. لقد أرسى الأساس للفيزياء غير الكلاسيكية ، وفتح الطريق أمام معرفة العالم المصغر ، وإتقان الطاقة داخل الذرة ، وفهم العمليات في أعماق النجوم و "بداية" الكون.

في نهاية القرن التاسع عشر ، بدأ الفيزيائيون في التحقيق في كيفية توزيع الإشعاع على كامل الطيف الترددي. في ذلك الوقت ، بدأ الفيزيائيون أيضًا في اكتشاف طبيعة العلاقة بين الطاقة الإشعاعية ودرجة حرارة الجسم. حاول M. Planck حل هذه المشكلة باستخدام طرق الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية ، لكن هذا لم يؤد إلى النجاح. واجهت محاولة حل المشكلة من وجهة نظر الديناميكا الحرارية عدم تطابق بين النظرية والتجربة. اشتق بلانك معادلة كثافة الإشعاع عن طريق الاستيفاء. كانت الصيغة التي حصل عليها بلانك مفيدة للغاية ، بالإضافة إلى أنها تضمنت ثابتًا غير معروف سابقًا h ، والذي أطلق عليه بلانك الكم الأولي للعمل. تم تحقيق صحة صيغة بلانك من خلال افتراض غريب جدًا للفيزياء الكلاسيكية: عملية الإشعاع وامتصاص الطاقة منفصلة.

مع عمل أينشتاين على الفوتونات ، دخلت فكرة ازدواجية الموجة والجسيم إلى الفيزياء. يمكن تمثيل الطبيعة الحقيقية للضوء كوحدة ديالكتيكية للموجة والجسيمات.

ومع ذلك ، فقد نشأ السؤال حول جوهر وبنية الذرة. تم اقتراح مجموعات من النماذج المتضاربة. تم إيجاد الحل بواسطة N. Bohr من خلال تخليق نموذج Rutherford الكوكبي للذرة وفرضية الكم. اقترح أن الذرة يمكن أن يكون لها عدد من الحالات الثابتة أثناء الانتقال والتي يتم فيها امتصاص أو انبعاث كمية من الطاقة. في الحالة الثابتة نفسها ، لا تشع الذرة. ومع ذلك ، فإن نظرية بوهر لم تفسر شدة واستقطاب الإشعاع. جزئيًا ، تمت إدارة هذا بمساعدة مبدأ مراسلة بوهر. يتلخص هذا المبدأ في حقيقة أنه عند وصف أي نظرية مجهرية ، من الضروري استخدام المصطلحات المستخدمة في الكون الكبير.

لعب مبدأ المراسلات دورًا مهمًا في أبحاث دي برولي. اكتشف أن موجات الضوء ليست فقط لها بنية منفصلة ، ولكن الترددات الأولية للمادة لها أيضًا طابع موجي. كانت مشكلة إنشاء ميكانيكا الموجة للأجسام الكمومية ، والتي تم حلها في عام 1929 من قبل E. Schrödinger ، الذي استنتج معادلة الموجة التي تحمل اسمه ، على جدول الأعمال.

كشف ن. بوهر المعنى الحقيقي لمعادلة موجة شرودنغر. أظهر أن هذه المعادلة تصف سعة احتمال العثور على جسيم في منطقة معينة من الفضاء.

قبل ذلك بقليل (1925) طور هايزنبرغ ميكانيكا الكم. تستند القواعد الرسمية لهذه النظرية إلى علاقة عدم اليقين في هايزنبرغ: فكلما زاد عدم اليقين في الإحداثي المكاني ، قل عدم اليقين في قيمة زخم الجسيم. هناك علاقة مماثلة تتعلق بوقت وطاقة الجسيم.

وهكذا ، في ميكانيكا الكم ، تم العثور على الحد الأساسي لتطبيق المفاهيم الفيزيائية الكلاسيكية على الظواهر والعمليات الذرية.

في فيزياء الكم ، تم طرح مشكلة مهمة حول الحاجة إلى مراجعة التمثيلات المكانية لحتمية لابلاسيان للفيزياء الكلاسيكية. لقد تبين أنها مجرد مفاهيم تقريبية واستندت إلى تصورات قوية للغاية. طالبت فيزياء الكم بأشكال أكثر ملاءمة لترتيب الأحداث ، والتي من شأنها أن تأخذ في الاعتبار وجود عدم يقين أساسي في حالة الكائن ، ووجود سمات النزاهة والفردية في العالم الصغير ، والتي تم التعبير عنها في مفهوم الفعل الكوانتي الكمومي. ح.

كانت ميكانيكا الكم أساس التطور السريع لفيزياء الجسيمات الأولية ، التي يصل عددها إلى عدة مئات ، لكن نظرية التعميم الصحيحة لم يتم إنشاؤها بعد. في فيزياء الجسيمات الأولية ، واجهت الأفكار حول المكان والزمان صعوبات أكبر. اتضح أن العالم المصغر هو نظام متعدد المستويات ، حيث تهيمن في كل مستوى أنواع محددة من التفاعلات والخصائص المحددة للعلاقات المكانية والزمانية. تنقسم منطقة الفترات المجهرية المتوفرة في التجربة تقليديًا إلى أربعة مستويات: 1) مستوى الظواهر الجزيئية والذرية ، 2) مستوى العمليات الكهروديناميكية الكمية النسبية ، 3) مستوى الجسيمات الأولية ، 4) المستوى من المقاييس الصغيرة جدًا ، حيث يتبين أن العلاقات بين الزمكان مختلفة بعض الشيء عن الفيزياء الكلاسيكية للعالم الكبير. في هذا المجال ، يجب فهم طبيعة الفراغ - الفراغ - بطريقة مختلفة.

في الديناميكا الكهربية الكمومية ، يعتبر الفراغ نظامًا معقدًا من الفوتونات المنتجة والممتصة تقريبًا ، وأزواج الإلكترون والبوزيترون ، والجسيمات الأخرى. في هذا المستوى ، يعتبر الفراغ نوعًا خاصًا من المادة - كحقل في حالة بأقل طاقة ممكنة. أظهرت الديناميكا الكهربية الكمية لأول مرة بوضوح أنه لا يمكن فصل المكان والزمان عن المادة ، وأن ما يسمى بـ "الفراغ" هو أحد حالات المادة. تم تطبيق ميكانيكا الكم على الفراغ ، واتضح أن الحالة الدنيا للطاقة لا تتميز بكثافتها الصفرية. تبين أن الحد الأدنى لها يساوي مستوى hv / 2 المذبذب. كتب يا زيلدوفيتش: "بافتراض وجود 0.5hv متواضع لكل موجة على حدة ، نكتشف فورًا برعب أن كل الموجات معًا تعطي كثافة طاقة غير محدودة". هذه الطاقة اللانهائية للفضاء الفارغ محفوفة بالإمكانيات الهائلة التي لم تتقنها الفيزياء بعد.

بالانتقال إلى عمق المادة ، عبر العلماء خط 10 سم وبدأوا في استكشاف العمليات الفيزيائية في مجال العلاقات المكانية والزمانية دون الذرية. في هذا المستوى من التنظيم الهيكلي للمادة ، يتم لعب الدور الحاسم من خلال التفاعلات القوية للجسيمات الأولية. فيما يلي مفاهيم مكانية وزمانية أخرى. لذا ، فإن تفاصيل العالم الصغير لا تتوافق مع الأفكار العادية حول العلاقة بين الجزء والكل. تتطلب التغييرات الأكثر جذرية في تمثيلات الزمكان الانتقال إلى دراسة العمليات المميزة للتفاعلات الضعيفة. لذلك فإن مسألة انتهاك التكافؤ المكاني والزماني ، أي اتضح أن الاتجاهات المكانية اليمنى واليسرى غير متكافئة.

في ظل هذه الظروف ، بذلت محاولات مختلفة لتفسير جديد بشكل أساسي للمكان والزمان. يرتبط اتجاه واحد بتغيير في الأفكار حول عدم استمرارية واستمرارية المكان والزمان ، والثاني - بفرضية حول الطبيعة المجهرية المحتملة للمكان والزمان. دعونا نلقي نظرة فاحصة على هذه المجالات.

تتطور فيزياء العالم المجهري في وحدة معقدة وتفاعل بين عدم الاستمرارية والاستمرارية. هذا لا ينطبق فقط على بنية المادة ، ولكن أيضًا على بنية المكان والزمان.

بعد إنشاء نظرية النسبية وميكانيكا الكم ، حاول العلماء الجمع بين هاتين النظريتين الأساسيتين. كان الإنجاز الأول على طول هذا المسار هو معادلة الموجة النسبية للإلكترون. تم الحصول على استنتاج غير متوقع حول وجود نقيض الإلكترون - جسيم له شحنة كهربائية معاكسة. في الوقت الحاضر ، من المعروف أن كل جسيم في الطبيعة يتوافق مع جسيم مضاد ، وهذا يرجع إلى الأحكام الأساسية للنظرية الحديثة ويرتبط بالخصائص الأساسية للمكان والزمان (تكافؤ المكان ، وانعكاس الوقت ، وما إلى ذلك).

تاريخيًا ، كانت أول نظرية مجال كم هي الديناميكا الكهربائية الكمية ، والتي تتضمن وصفًا لتفاعلات الإلكترونات والبوزيترونات والميونات والفوتونات. هذا حتى الآن هو الفرع الوحيد لنظرية الجسيمات الأولية التي وصلت إلى مستوى عالٍ من التطور وإكمال معين. إنها نظرية محلية ، مفاهيم مستعارة لوظيفة الفيزياء الكلاسيكية فيها ، بناءً على مفهوم الاستمرارية المكانية الزمانية: نقطة الشحنة ، موقع المجال ، تفاعل النقطة ، إلخ. وجود هذه المفاهيم يستلزم صعوبات كبيرة مرتبطة بالقيم اللانهائية لبعض الكميات (الكتلة ، الطاقة الذاتية للإلكترون ، طاقة تذبذبات المجال الصفرية ، إلخ).

حاول العلماء التغلب على هذه الصعوبات من خلال إدخال مفاهيم المكان والزمان المنفصلين في النظرية. يوضح هذا النهج الطريقة الوحيدة للخروج من عدم تحديد اللانهاية ، منذ ذلك الحين يحتوي على الطول الأساسي - أساس الفضاء الذري.

في وقت لاحق ، تم بناء الديناميكا الكهربية الكمومية المعممة ، وهي أيضًا نظرية محلية تصف التفاعلات النقطية للجسيمات النقطية ، مما يؤدي إلى صعوبات كبيرة. على سبيل المثال ، يتطلب وجود الفراغ الكهرومغناطيسي والإلكترون-البوزيترون التعقيد الداخلي وهيكل الإلكترون. يستقطب الإلكترون الفراغ ، وتخلق تقلبات الأخير جوًا حول الإلكترون من زوج افتراضي بين الإلكترون والبوزيترون.

في هذه الحالة ، فإن عملية إبادة الإلكترون الأولي باستخدام بوزيترون الزوج أمر محتمل تمامًا. يمكن اعتبار الإلكترون المتبقي هو الإلكترون الأصلي ، ولكن في نقطة مختلفة في الفضاء. إن خصوصية كائنات الديناميكا الكهربية الكمومية هي حجة قوية لصالح مفهوم التمييز المكاني والزماني. يعتمد على فكرة أن كتلة وشحنة الإلكترون في مجالات فيزيائية مختلفة ، تختلف عن كتلة وشحنة الإلكترون المثالي (المعزول عن العالم). تبين أن الفرق بين الجماهير لا نهائي. عند العمل بهذه اللانهايات ، يمكن التعبير عنها من حيث الثوابت الفيزيائية - شحنة وكتلة الإلكترون الحقيقي. يتم تحقيق ذلك من خلال إعادة صياغة النظرية.

بالنسبة لنظرية التفاعلات القوية ، لا يمكن استخدام إجراء إعادة التطبيع هناك. في هذا الصدد ، في فيزياء العالم الصغير ، تم تطوير الاتجاه المرتبط بمراجعة مفهوم الموقع على نطاق واسع. يمكن تنفيذ رفض التفاعل النقطي للأجسام الدقيقة بطريقتين. في البداية انطلق من الموقف. أن مفهوم التفاعل المحلي لا معنى له. والثاني يقوم على إنكار مفهوم إحداثي نقطة الزمان والمكان ، الأمر الذي يؤدي إلى نظرية الفضاء الكمي - الزمان. يمتلك الجسيم الأولي الممتد بنية ديناميكية معقدة. يلقي هذا الهيكل المعقد من الأجسام الدقيقة بظلال من الشك على عنصريتها. لا يواجه العلماء فقط تغييرًا في الكائن الذي ترتبط به خاصية العنصر ، ولكن أيضًا بمراجعة ديالكتيك الأولي والمعقد في العالم المصغر. الجسيمات الأولية ليست أولية بالمعنى الكلاسيكي: فهي تشبه الأنظمة المعقدة الكلاسيكية ، لكنها ليست هذه الأنظمة. تجمع الجسيمات الأولية بين الخصائص المعاكسة للمركب الأولي والمركب. يستلزم رفض الأفكار حول التفاعل النقطي تغييرًا في أفكارنا حول بنية المكان - الزمان والسببية ، المترابطان بشكل وثيق. وفقًا لبعض علماء الفيزياء ، في العالم المصغر ، تفقد العلاقات الزمنية المعتادة "سابقًا" و "لاحقًا" معناها. في مجال التفاعل غير المحلي ، ترتبط الأحداث بنوع من "الكتلة" ، حيث يحدد كل منهما الآخر بشكل متبادل ، لكن لا يتبع واحدًا تلو الآخر.

هذه هي الحالة الأساسية التي تطورت في تطور نظرية المجال الكمومي ، بدءًا من أعمال هايزنبرغ وانتهاءً بالنظريات الحديثة غير المحلية وغير الخطية ، حيث يُعلن انتهاك السببية في العالم المصغر كمبدأ و يلاحظ أن فصل الزمكان إلى مناطق "صغيرة" ، حيث يتم انتهاك السببية ، والمناطق الكبيرة ، حيث تتحقق ، أمر مستحيل بدون الظهور في النظرية غير المحلية لثابت جديد لبعد الطول - الأساسي الطول. ترتبط لحظة أولية من الزمن (كرونون) أيضًا بـ "ذرة" الفضاء هذه ، وفي منطقة الزمكان المقابلة لها ، تستمر عملية تفاعل الجسيمات.

تستمر نظرية الزمان المنفصل في التطور. تظل مسألة البنية الداخلية لـ "ذرات" المكان والزمان مفتوحة. هل المكان والزمان موجودان في "ذرات" المكان والزمان؟ هذه إحدى نسخ الفرضية حول الطبيعة المجهرية المحتملة للمكان والزمان ، والتي ستتم مناقشتها أدناه.

استنتاج

تم تأسيس علاقة خصائص تناظر المكان والزمان بقوانين حفظ الكميات الفيزيائية في الفيزياء الكلاسيكية. تبين أن قانون الحفاظ على الزخم يرتبط ارتباطًا وثيقًا بتجانس الفضاء ، وقانون الحفاظ على الطاقة - لتجانس الوقت ، وقانون الحفاظ على الزخم الزاوي - إلى خواص الفضاء. في نظرية النسبية الخاصة ، يتم تعميم هذه العلاقة على الزمكان رباعي الأبعاد. لم يتم بعد تنفيذ التعميم النسبي العام بشكل ثابت.

نشأت أيضًا صعوبات خطيرة عند محاولة استخدام مفاهيم المكان والزمان التي تم وضعها في الكلاسيكية (بما في ذلك النسبية) ، أي الفيزياء غير الكمومية لنظرية وصف الظواهر في العالم الصغير. بالفعل في ميكانيكا الكم غير النسبية ، اتضح أنه من المستحيل التحدث عن مسارات الجسيمات الدقيقة ، كما أن قابلية تطبيق مفاهيم المكان والزمان على نظرية وصف الكائنات الدقيقة كانت محدودة أيضًا بالمبدأ (أو علاقة عدم اليقين). يأتي استقراء المفاهيم العيانية للفضاء والزمان للعالم الدقيق في نظرية المجال الكمومي (الاختلافات ، عدم توحيد التناظر الوحدوي مع نظريات الزمكان ، ونظريات وايتمان وهاغ) مع صعوبات أساسية. من أجل التغلب على هذه الصعوبات ، تم طرح عدد من المقترحات لتعديل معنى مفاهيم المكان والزمان - تكميم الزمكان ، وتغيير توقيع مقاييس المكان والزمان ، وزيادة أبعاد المكان والزمان. ، مع الأخذ بعين الاعتبار طوبولوجيتها (الديناميكا الهندسية) ، إلخ. إن المحاولة الأكثر جذرية للتغلب على صعوبات نظرية الكم النسبية هي فرضية عدم قابلية تطبيق مفاهيم المكان والزمان على العالم المجهري. يتم التعبير عن اعتبارات مماثلة أيضًا فيما يتعلق بمحاولات فهم طبيعة بداية التفرد في نموذج الكون الساخن المتوسع. ومع ذلك ، فإن معظم الفيزيائيين مقتنعون بعالمية الزمكان ، مدركين الحاجة إلى تغييرات مهمة في معنى مفاهيم المكان والزمان.

تكمن القواسم المشتركة بين الزمكان في حقيقة أنهما مرتبطان بالعمليات في النظام ، إذا كانت طبيعة العمليات والهيكل الداخلي يحددان الفضاء نفسه ومعلماته ، فإن ديناميكيات العمليات الداخلية تخلق تأثير زمن. كما ترون ، المكان والزمان مجرد وسيلتين مختلفتين لوصف نفس الظاهرة - العمليات. فهم النظام على أنه هيكل من العناصر والعمليات المتصلة التي تحدث في هذا الهيكل ، يمكننا القول أن الروابط بين العناصر تشكل مسارات ، والعمليات التي تحدث في هذه المسارات هي تدفقات للمادة والطاقة. في الوقت نفسه ، تشكل عناصر النظام والوصلات بينها مساحة النظام ، وديناميكيات تدفقات المادة والطاقة هي وقت النظام. لذلك بالنسبة للدائرة الكهربائية ، يتم وصف بنية الفضاء (العقد ، الخطوط العريضة ، الفروع) بواسطة قوانين كيرشوف ، والعمليات في الفروع موصوفة في قانون أوم وتعميماته. في الوقت نفسه ، تنظر نظرية حسابات الدوائر الكهربائية في نفس الوقت في معادلات العمليات ومعادلات الهيكل. تمثل هذه المعادلات الزمكان كنموذج رياضي للعمليات في الدائرة الكهربائية.

فهرس

1. القاموس الموسوعي المادي - م: الموسوعة السوفيتية. رئيس التحرير أ.م.بروخوروف. 1983 ؛

2. بوتيمكين ف.ك. ، سيمانوف أ. الفضاء في هيكل العالم ، نوفوسيبيرسك: Nauka ، -1990 ؛

3. يو إس فلاديميروف ، الزمكان: أبعاد واضحة وخفية ، موسكو ، 1989 ؛

4 - كوزنتسوف ف. مفاهيم الكون في الفيزياء الحديثة: كتاب مدرسي للجامعات - M: Academy، 2006؛

5. Detlaf A.A. دورة الفيزياء: كتاب مدرسي للجامعات / Detlaf A.A.، Yavoursky B.M. م. الأكاديمية ، 2007.

استضافت على Allbest.ru

...

وثائق مماثلة

تطوير الأفكار حول المكان والزمان وخصائصهما العامة. عدم رجوع الزمن كمظهر من مظاهر عدم التناسق ، عدم تناسق العلاقات السببية. الفرضيات ن. كوزيريف حول خصائص العصر الجديدة. نظرية الأبعاد النونية للمكان والزمان.

الاختبار ، تمت الإضافة في 10/05/2009


تحولات لورنتز والعواقب الرئيسية لها. فضاء أينشتاين رباعي الأبعاد. المسافة بين النقاط في الفضاء ثلاثي الأبعاد. الفترة الفاصلة بين حدثين. فترة من الوقت الخاص. الأحداث مفصولة بفاصل زمني حقيقي.

محاضرة تمت إضافة 06/28/2013


أحكام نظرية النسبية. الانكماش النسبي للأطوال والفترات الزمنية. كتلة الجسم الخاملة. العلاقات السببية ، الفاصل الزمني المكاني بين الأحداث. وحدة المكان والزمان. معادلة الكتلة والطاقة.

الاختبار ، تمت إضافة 12/16/2011


النظرية الفيزيائية للمادة ، نماذج متعددة الأبعاد للكون. العواقب الفيزيائية الناشئة عن نظرية الفضاءات متعددة الأبعاد. هندسة الكون ، خصائص المكان والزمان ، نظرية الانفجار العظيم. فضاءات متعددة الأبعاد للعالم الصغير والكون.

ورقة مصطلح ، تمت الإضافة في 09/27/2009


تطوير الأفكار حول المكان والزمان. نموذج الخيال العلمي. مبدأ النسبية وقوانين الحفظ. سرعة الضوء المطلقة. مفارقة خطوط العالم المغلقة. إبطاء مرور الوقت حسب سرعة الحركة.

الملخص ، تمت الإضافة في 05/10/2009


دراسة الأفكار عن زمن القدماء والاكتشافات المتعلقة بالزمن. توصيف مفهوم الزمن في الفيزياء الكلاسيكية والنسبية. تحليل الفرضيات حول حركة شخص أو كائن آخر من الحاضر إلى الماضي أو المستقبل.

العرض التقديمي ، تمت إضافة 06/06/2012


الوقت هو موضوع البحث الفيزيائي. الوقت والحركة ، آلة الزمن. الوقت والجاذبية. الثقوب السوداء: توقف الزمن. يوفر الوقت رابطًا بين جميع ظواهر الطبيعة. للوقت خصائص مختلفة يمكن دراستها بالتجارب.

الملخص ، تمت الإضافة في 05/08/2003


تحولات الجليل ولورينتز. إنشاء النظرية النسبية الخاصة. إثبات افتراضات أينشتاين وعناصر الديناميات النسبية. مبدأ المساواة بين كتل الجاذبية والقصور الذاتي. GRT والمكان ومفهوم التكافؤ.

عرض تقديمي ، تمت إضافة 02/27/2012


تقسيم الفضاء رباعي الأبعاد إلى زمن فيزيائي وفضاء ثلاثي الأبعاد. الثبات والتناحي لسرعة الضوء ، تعريف التزامن. حساب تأثير Sagnac بافتراض تباين سرعة الضوء. استكشاف خصائص معلمة NUT.

مقال ، تمت إضافته في 06/22/2015


الزمكان رباعي الأبعاد. معادلات ماكسويل في الفراغ. الزوايا المكانية لأويلر. صيغة خفض مؤشر ناقل متباين. القوانين الأساسية لتحويل الموترات على مشعب رباعي الأبعاد. المسافات بين الأحداث.

ما هو الفضاء؟ هل لديه حدود؟ ما العلم الذي يمكن أن يعطي الإجابات الصحيحة على هذه الأسئلة؟ مع هذا سنحاول معرفة ذلك في مقالتنا.

المفهوم الفلسفي

قبل وصف الفضاء ، يجب على المرء أن يفهم أن هذا المصطلح أبعد ما يكون عن الغموض. مفهوم الشخصيات الفضائية في الرياضيات والفيزياء والجغرافيا والخيال العلمي. تفهم التخصصات المختلفة ذلك بشكل مختلف وتجد تفسيراتها الخاصة اعتمادًا على المهام المطروحة. التعريف الأبسط والأكثر دنيوية هو التالي: الفضاء هو المكان الذي يناسبه شيء ما ؛ المسافة بين الأشياء المختلفة.

تعتبرها الفلسفة واحدة من الفئات الأساسية ، وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالوقت. هذه هي العلاقة بين الأشياء المختلفة ، وموقعها المتبادل ، والاتصال في فترة زمنية محددة. إنه يقين من الوجود ، يميز نمط وجود المادة.

وفقًا للفلسفة ، للفضاء خصائص محددة ، وهي الامتداد ، وعدم التجانس ، والبنية ، وتباين الخواص ، والاستمرارية. يتفاعل باستمرار مع الوقت ، ويشكل ما يسمى كرونوتوب.

تمثيل الفضاء: التاريخ

مفهوم الفضاء موجود منذ العصور القديمة. ثم تم تقسيمها إلى مستويات مختلفة ، مكونة عوالم الآلهة والإنسان والأرواح ، كونها متعددة الطبقات وغير متجانسة. يأتي الدافع الأول المهم في تطور هذا المفهوم من إقليدس. بمساعدة الهندسة ، يشرح الفضاء على أنه غير محدود ومتجانس. جيوردانو برونو ، الذي يدرس الأجرام السماوية ، يفرد المكان والزمان المطلق والنسبي.

يظهر بينهم أنصار الهندسة الإقليدية وغير الإقليدية. هناك نظريات حول انحناء الفضاء ، فضاءات ذات أبعاد نونية. لفترة طويلة ، يتم النظر في الزمان والمكان بشكل منفصل ، بافتراض أنهما لا يؤثران على المادة.

اكتشف أينشتاين نظرية النسبية في القرن العشرين. وفقا لها ، فإن الوقت والمكان والمادة مترابطان. يستنتج أينشتاين ما يلي: إذا تمت إزالة كل المادة من الفضاء ، فلن يكون هناك مساحة بحد ذاتها.

رياضيات

يعتبر النظام الرياضي الفضاء من خلال منظور المنطق ، ومع ذلك ، فإنه لا يستغني عن مشاركة الفلسفة. المشكلة الرئيسية هنا هي العلاقة بين الواقع وعالم الإنشاءات المجردة التي تميز الرياضيات. كما هو الحال في أي مكان آخر ، يحاول هذا العلم شرح الظاهرة بمساعدة حسابات محددة ، لذلك ، بالنسبة له ، فإن الفضاء عبارة عن مجموعة ذات بنية.

تعرف الرياضيات بأنها بيئة يتم فيها تنفيذ العديد من الأشياء والموضوعات. يعود الأمر كله إلى الهندسة الأولية ، حيث توجد الأشكال (النقاط) في مستوى واحد أو أكثر. في هذا الصدد ، كانت هناك حاجة لتوصيف الفضاء بطريقة أو بأخرى وقياسه. للقيام بذلك ، يستخدم علماء الرياضيات خصائص مثل الطول والكتلة والسرعة والوقت والحجم ، إلخ.

في العلوم الرياضية ، من المعتاد التمييز بين أنواع مثل أثينا وهيلبرت وناقلات واحتمالية وثنائية الأبعاد وثلاثية الأبعاد وحتى ثمانية الأبعاد. في المجموع ، يتم تمييز 22 نوعًا على الأقل في الرياضيات.

الفيزياء

إذا حاولت الرياضيات ترجمة الجوهر كله إلى أرقام ، فإن الفيزياء تحاول أن تشعر وتلمس كل شيء. ثم توصلت إلى استنتاج مفاده أن الفضاء هو نوع من المادة التي لا تعبر عن نفسها ماديًا ، ولكن يمكن ملؤها بشيء ما. إنه لانهائي ولا يتغير. إنها ساحة للعمليات والظواهر المختلفة ، بينما لا تؤثر عليها ولا تتأثر بنفسها.

تعتبر الفيزياء الفضاء من عدة وجهات نظر. الأول يعرفه بأنه قيمة مادية - ثلاثية الأبعاد - حيث تتكشف عمليات العالم اليومي العادي. حيث تقوم الأجسام والأشياء بحركات وحركات ميكانيكية مختلفة.

يتشابك الفهم الثاني لهذا المصطلح مع هذا الفضاء المجرد. يستخدم عادة لوصف وحل المشكلات المتعلقة بالعالم المادي ثلاثي الأبعاد. هنا ، على عكس الرياضيات ، تظهر أنواعها الجديدة ، على سبيل المثال ، مساحة السرعات ، الحالات ، مساحة اللون.

نظريات رائعة

قاد التفكير في جوهر وخصائص الفضاء العلماء إلى إنتاج العديد من الأفكار الرائعة. استنادًا إلى الحقائق والافتراضات العلمية ، فإنهم يبنون باستمرار نظريات جديدة حول القدرات البشرية المذهلة.

ظهرت إحدى هذه الأفكار في القرن السابع عشر مع يوهانس كيبلر. يتعلق بالمساحة الفائقة - بيئة رباعية الأبعاد تسمح لك بالسفر عبر الزمن والمسافة بسرعة تتجاوز سرعة الضوء. تقول نظرية أخرى أن الكون قادر على التمدد وتشكيل "جيوب" ، حيث تفقد كل القوانين الفيزيائية قوتها ، وقد لا يوجد حتى المكان والزمان.

كل عام تولد المزيد والمزيد من هذه الأفكار التي تبدو مجنونة. ومع ذلك ، فإنهم متحدون بحقيقة أنهم جميعًا على وشك العلم والخيال. ولا أحد يعرف أي جانب سيتغلب على النظرية المذهلة التالية.

مساحة

لا يقتصر فهم العلوم المختلفة للفضاء على الأرض. بالنظر إلى أن الفيزياء تسمح بما لا نهاية له ، يمكننا التحدث عن توسع كبير للحدود ، على سبيل المثال ، إلى الكون (النظام الرئيسي ، كل ما هو موجود في العالم).

المساحات الموجودة بين الأجسام في الكون والتي لا تمتلئ بأي أجسام هي الفضاء الخارجي. يقع خارج الأجرام السماوية ، وبالتالي خارج الأرض وغلافها الجوي. ومع ذلك ، لا يزال "الفراغ الفضائي" ممتلئًا بشيء ما: فهو يتكون من جزيئات الهيدروجين والمواد البينجمية والإشعاع الكهرومغناطيسي.

يبدو أنه إذا كانت هناك أشياء غير مدرجة في الفضاء ، فيمكن تحديد بدايتها بوضوح. في الواقع ، من الصعب القيام بذلك ، لأن الغلاف الجوي للأرض يتخلل تدريجيًا ، وحدوده غير واضحة بشكل كبير. لفصل الغلاف الجوي عن الفضاء ، اعتمد المجتمع الدولي ارتفاعًا مشروطًا يبلغ 100 كيلومتر. على الرغم من أن العديد من علماء الفلك على يقين من أن الفضاء يبدأ فقط 120 كيلومترًا من سطح الأرض.

الهواء والفضاء المفتوح

على عكس الفضاء الذي لا يشمل الغلاف الجوي للأرض ، هناك مفاهيم مرتبطة به مباشرة. على سبيل المثال ، المجال الجوي. الفضاء مصطلح متعدد الأوجه. إنه غامض ويظهر في الفيزياء والفلسفة والثقافة. يرتبط المجال الجوي في الغالب بالقانون والجغرافيا. إنه جزء من الغلاف الجوي لكوكبنا ، وتخضع حدوده للقانون الدولي.

مصطلح "الفضاء المفتوح" هو في الأساس نفس الشيء. هذه منطقة لا تنتمي إلى أي بلد. تقع خارج المياه الإقليمية للدول الساحلية وهي ملكية دولية في متناول الجميع.

دِين

الفضاء هو أحد القضايا الرئيسية لأي معتقد ديني ، مما يعطيها معنى مختلفًا قليلاً. عادة ما يكون له هيكل رأسي واضح ، والذي يتم تحديده من خلال التسلسل الهرمي للمكونات (من العالم العلوي إلى الأسفل).

تؤدي المعتقدات الدينية إلى ظهور مفهوم الفضاء المقدس ، أي الذي يختبر باستمرار عمل القوى العليا. في هذه الحالة ، تحت التأثير المقدس ، يمكن أن تتحول وتختلف نوعياً عن بقية المساحة.

استنتاج

الفضاء مفهوم معقد ومتعدد الأوجه ، كان جوهره يزعج العلماء والصوفيين لمئات السنين. هناك عدد كبير من وجهات النظر المتشابهة والمضادة تمامًا التي تحدد هذا المفهوم. كلهم يتفقون على أن الفضاء هو بيئة ، ساحة ، منصة لتنفيذ مختلف الأشكال والعمليات. لا تزال بنية وخصائص هذه الوسيلة موضوع مناقشات علمية ساخنة.

إن مفاهيم المكان والزمان التي تم تطويرها في الفيزياء الكلاسيكية هي نتيجة التحليل النظري للحركة الميكانيكية.

في العمل الرئيسي لـ I. Newton "المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية" ، الذي نُشر عام 1687 ، تمت صياغة القوانين الأساسية للحركة وتم تقديم تعريف لمفاهيم المكان والزمان.

تم تعريف مفهومي "الفضاء" و "الوقت" من قبل 1. نيوتن في توافق صارم مع الإعداد المنهجي الذي تم تبنيه من قبل العلم التجريبي الناشئ في الوقت الجديد ، أي معرفة الجوهر (قوانين الطبيعة) من خلال الظواهر . كتب: "الزمان والمكان والمكان والحركة مفاهيم معروفة. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن هذه المفاهيم عادة ما يشار إليها بما تفهمه حواسنا. من هنا تأتي بعض الأحكام الخاطئة ، والتي من أجل القضاء عليها ، من الضروري تقسيم المفاهيم المذكورة أعلاه إلى مفاهيم مطلقة ونسبية ، وصحيحة وواضحة ، ورياضية وعادية.

ميّز نيوتن بوضوح نوعين من الزمان والمكان - مطلق ونسبي ، وأعطاهم التعريفات التالية:

« الوقت المطلق والصحيح والرياضيفي حد ذاته وفي جوهره ، دون أي علاقة بأي شيء خارجي ، يتدفق بالتساوي ويسمى بطريقة أخرى المدة.

« الوقت النسبي أو الظاهر أو العاديهناك إما مقياس خارجي دقيق أو متغير ، تدركه الحواس ، يستخدم في الحياة اليومية بدلاً من الوقت الرياضي الحقيقي ، مثل: الساعة ، اليوم ، الشهر ، السنة.

« مساحة مطلقةفي جوهرها ، بغض النظر عن أي شيء خارجي ، تظل دائمًا كما هي بلا حراك.

« الفضاء النسبيهناك مقياس أو جزء متحرك محدود ، تحدده حواسنا وفقًا لمكانته بالنسبة إلى أجسام معينة والتي يتم أخذها في الحياة اليومية لمساحة ثابتة.

ما سبب هذا التمييز؟

أولاً وقبل كل شيء ، يرتبط بخصائص المستويات النظرية والتجريبية لإدراك المكان والزمان.

على المستوى النظري ، المكان والزمان كائنات مثالية لها خاصية واحدة فقط: للوقت - أن يكون "مدة خالصة" ، وأن يكون الفضاء "امتدادًا خالصًا".

على المستوى التجريبي ، يظهر المكان والزمان على أنهما نسبيان ، أي مرتبطين بعمليات فيزيائية محددة وإدراكها على مستوى المشاعر.

وهكذا ، بالنسبة لكل من الزمان والمكان ، تم استخدام مصطلح "نسبي" بمعنى "كمية قابلة للقياس" (تفهمها حواسنا) ، و "مطلق" بمعنى "نموذج رياضي".

لماذا ميز نيوتن بين المعاني النظرية والتجريبية لهذه المفاهيم؟

العلاقة بين مفهومي الزمن المطلق والنسبي والحاجة إليهما واضحة للعيان من الشرح التالي.

يمكن قياس الوقت ، كما هو معروف ، باستخدام عملية دورية موحدة. ومع ذلك ، هل نعلم أن العمليات موحدة؟ هناك صعوبات منطقية واضحة في تحديد هذه المفاهيم الأولية.

هناك صعوبة أخرى تتعلق بحقيقة أن عمليتين متساويتين بشكل متساوٍ عند مستوى معين من الدقة يمكن أن يتضح أنهما غير متجانسين نسبيًا مع قياس أكثر دقة. ونحن نواجه باستمرار الحاجة إلى اختيار معيار موثوق به بشكل متزايد لتوحيد مرور الوقت.

يختلف الوقت المطلق في علم الفلك عن الوقت الشمسي العادي بواسطة معادلة الوقت. بالنسبة للأيام الشمسية الطبيعية ، التي تعتبر متساوية في القياس العادي للوقت ، فهي في الواقع غير متكافئة مع بعضها البعض. يتم تصحيح هذا التفاوت من قبل علماء الفلك من أجل استخدام وقت أكثر صحة عند قياس حركات الأجرام السماوية. من الممكن أنه لا توجد حركة موحدة (في الطبيعة) يمكن من خلالها قياس الوقت بدقة تامة. يمكن لجميع الحركات أن تتسارع أو تبطئ ، لكن مسار الوقت المطلق لا يمكن أن يتغير.

وهكذا ، فإن الوقت النسبي لنيوتن هو الوقت المقيس ، في حين أن الوقت المطلق هو نموذجه الرياضي بخصائص مشتقة من الوقت النسبي عن طريق التجريد.

دعنا ننتقل إلى مفهوم الفضاء المطلق.

لعب مبدأ النسبية للحركة الميكانيكية دورًا مهمًا في تطوير العلوم الطبيعية ، الذي وضعه جي جاليليو لأول مرة وصاغه نيوتن أخيرًا في الميكانيكا.

أب مبدأ النسبية هو جاليليو جاليلي ، الذي لفت الانتباه إلى حقيقة أنه في نظام فيزيائي مغلق ، من المستحيل تحديد ما إذا كان هذا النظام في حالة راحة أو يتحرك بشكل موحد. في أيام غاليليو ، كان الناس يتعاملون بشكل أساسي مع ظواهر ميكانيكية بحتة. في كتابه "حوارات حول نظامين في العالم" ، صاغ جاليليو مبدأ النسبية على النحو التالي: بالنسبة للأشياء التي تم التقاطها بواسطة حركة موحدة ، فإن هذا الأخير ، كما كان ، غير موجود ، ويظهر تأثيره فقط على الأشياء التي لا تشارك. فيه.

تم تطوير أفكار جاليليو في ميكانيكا نيوتن ، الذي أعطى الصيغة العلمية لمبدأ النسبية: الحركات النسبية للأجسام فيما يتعلق ببعضها البعض ، المغلقة في أي مكان ، هي نفسها ، سواء كان هذا الفضاء في حالة راحة ، أو يتحرك بشكل موحد ومستقيم بدون دوران.

بعبارة أخرى ، وفقًا لمبدأ غاليليو في النسبية ، فإن قوانين الميكانيكا ثابتة ، أي أنها تظل دون تغيير في ظل تحولات معينة تتعلق بالأطر المرجعية بالقصور الذاتي. يتم الانتقال من إطار مرجعي بالقصور الذاتي إلى آخر على أساس ما يسمى بالتحولات الجليل ، حيث x و y و z تعني إحداثيات الجسم ، و v السرعة ، و t هو الوقت:

يكمن معنى مبدأ النسبية في حقيقة أنه في جميع الأطر المرجعية للقصور الذاتي ، يكون لقوانين الميكانيكا الكلاسيكية نفس الشكل الرياضي للكتابة.

أثناء إنشاء الميكانيكا ، واجه نيوتن حتمًا السؤال: هل أنظمة القصور الذاتي موجودة أصلاً؟ إذا كان هناك نظام واحد على الأقل من هذا القبيل ، فيمكن أن يكون هناك مجموعة لا حصر لها منها ، لأن أي نظام يتحرك بشكل موحد ومستقيم بالنسبة للنظام المعطى سيكون أيضًا بالقصور الذاتي. من الواضح تمامًا أنه لا توجد إطارات مرجعية بالقصور الذاتي في الطبيعة. على الأرض ، يُلاحظ مبدأ القصور الذاتي بدرجة كافية من الدقة ، ومع ذلك فإن الأرض هي نظام غير قصور ذاتي: فهي تدور حول الشمس وحول محورها. لا يمكن للنظام المرتبط بالشمس أن يكون قصورًا أيضًا ، لأن الشمس تدور حول مركز المجرة. ولكن إذا لم يكن هناك إطار مرجعي حقيقي قصور ذاتي تمامًا ، أفلا تتحول القوانين الأساسية للميكانيكا إلى خيال؟

أدى البحث عن إجابة لهذا السؤال إلى مفهوم الفضاء المطلق. يبدو أنه غير متحرك تمامًا ، والإطار المرجعي المرتبط به كان قصورًا. كان من المفترض أنه فيما يتعلق بالفضاء المطلق ، يتم الوفاء بقوانين الميكانيكا بطريقة صارمة.

تعكس تحولات جاليليو الخصائص الأساسية للمكان والزمان كما كانت مفهومة في الميكانيكا الكلاسيكية.

ما هي هذه الخصائص؟

1. المكان والزمان موجودان ككيانات مستقلة ، غير متصلين ببعضهما البعض.

تدخل الإحداثيات المكانية والزمانية المعادلات بطريقة غير متكافئة. يعتمد الإحداثيات المكانية في نظام متحرك على كل من الإحداثيات المكانية والزمانية في نظام ثابت (x "= x - vt). يعتمد الإحداثيات الزمنية في نظام متحرك فقط على إحداثيات الوقت في نظام ثابت وليس بأي حال من الأحوال مرتبطة بالإحداثيات المكانية (t "= t).

وهكذا ، يُنظر إلى الوقت على أنه شيء مستقل تمامًا فيما يتعلق بالفضاء.

2. حتمية المكان والزمان ، أي الطبيعة المطلقة للطول والفترات الزمنية ، وكذلك الطبيعة المطلقة لتزامن الأحداث.

الخصائص المترية الرئيسية للمكان والزمان هي المسافة بين نقطتين في الفضاء (الطول) والمسافة بين حدثين في الوقت (فجوة). في تحولات جاليليو ، تم إصلاح الطابع المطلق للطول والفجوة. فيما يتعلق بالفاصل الزمني ، يتضح هذا مباشرة من المعادلة t "\ u003d t. لا يعتمد الوقت على الإطار المرجعي ، فهو هو نفسه في جميع الأنظمة ، وفي كل مكان وفي كل مكان يتدفق بشكل موحد ومتساوٍ تمامًا.

وهكذا ، في جميع الأطر المرجعية بالقصور الذاتي ، يتدفق الوقت المطلق المستمر بشكل موحد ويتم تحقيق التزامن المطلق (أي أن تزامن الأحداث لا يعتمد على الإطار المرجعي ، فهو مطلق) ، والتي يمكن أن يكون أساسها طويلًا فقط نطاق القوى اللحظية - تم تعيين هذا الدور في نظام نيوتن للجاذبية (قانون الجاذبية العامة). ومع ذلك ، فإن حالة العمل بعيد المدى لا تحددها طبيعة الجاذبية ، ولكن الطبيعة الجوهرية للغاية للمكان والزمان في إطار الصورة الآلية للعالم.

في ميكانيكا نيوتن الكلاسيكية ، يتم إدخال الفضاء من خلال الهندسة الإقليدية ثلاثية الأبعاد. وبسبب هذا ، فهو مستمر ، ومرتّب ، وثلاثي الأبعاد ، ولانهائي ، وغير محدود - إنه سلسلة متصلة من النقاط ثلاثية الأبعاد.

سيطر مفهوم نيوتن عن المكان والزمان ومبدأ غاليليو للنسبية ، على أساسه بُنيت الصورة المادية للعالم ، حتى نهاية القرن التاسع عشر.

وزارة العلوم والتعليم العالي والسياسة الفنية

الاتحاد الروسي

وسام ولاية ساراتوف للراية الحمراء للعمل

جامعة. N.G Chernyshevsky

ملخص عن الفلسفة

متقدم للحصول على لقب مرشح العلوم الفيزيائية والرياضية

مهندس بقسم فيزياء الجوامد

بابيان أندري فلاديميروفيتش

الموضوع: المكان والزمان في الفيزياء.

ساراتوف - 1994

مقدمة 2

1. تطوير تمثيلات الزمكان

في الميكانيكا الكلاسيكية 3

2. المكان والزمان في نظرية النسبية

ألبرت أينشتاين 8

2.1. النسبية الخاصة 8

2.2. المكان والزمان في النظرية العامة

النسبية والنسبية

علم الكونيات 10

3. المكان والزمان في فيزياء العالم المجهري 15

3.1. التمثيلات المكانية والزمانية

ميكانيكا الكم 15

3.2 انقطاع واستمرارية الفضاء و

الوقت في فيزياء العالم الصغير 18

3.3 مشكلة الفضاء العياني و

الوقت في العالم المصغر 20

الخلاصة 23

الأدب 24

المقدمة

تنطلق المادية الديالكتيكية من حقيقة أنه "في العالم

لا يوجد شيء سوى مادة متحركة ، ولا تتحرك المادة

يمكن أن تتحرك بطريقة أخرى غير المكان والزمان "(*).

لذلك فإن المكان والزمان أساسيان

أشكال وجود المادة. الفيزياء الكلاسيكية

ينظر إلى استمرارية الزمان والمكان على أنها

الساحة العالمية لديناميات الأشياء المادية. لكن

تطوير الفيزياء غير الكلاسيكية (فيزياء الجسيمات الأولية ،

فيزياء الكم ، وما إلى ذلك) طرح أفكار جديدة حول

المكان والزمان. اتضح أن هذه الفئات لا تنفصم

مترابط. نشأت مفاهيم مختلفة: وفقًا لأحدها ،

لا يوجد شيء في العالم على الإطلاق ، إلا لفارغ ملتوي

الفضاء ، والأشياء المادية هي مجرد مظاهر

هذه المساحة. وفقا للآخرين ، المكان والزمان

متأصلة فقط في الأشياء العيانية.

كما ترون ، نمت الفيزياء الحديثة كثيرًا و

فقدت الوحدة التي توجد في أقسامها المختلفة بشكل مباشر

تصريحات معارضة حول طبيعة ووضع الفضاء و

زمن. هذه الحقيقة تتطلب دراسة متأنية ، منذ ذلك الحين

قد يبدو أن أفكار الفيزياء الحديثة

يتناقض مع الأحكام الأساسية للديالكتيك

المادية.

صحيح ، تجدر الإشارة إلى أنه في حديث الفيزياء الحديثة

يدور حول المكان والزمان كمفاهيم فيزيائية ، مثل

الهياكل الرياضية المحددة الممنوحة

تفسيرات دلالية وتجريبية مناسبة

ضمن نظريات معينة ، وهذا توضيح للظاهرة العيانية

مثل هذه الهياكل لا ترتبط مباشرة بالموقف

المادية الديالكتيكية حول عالمية الفضاء و

الوقت ، لأننا في هذا نتحدث بالفعل عن الفئات الفلسفية.

من المستحسن أن تبدأ الدراسة بالأفكار

الفلسفة الطبيعية القديمة ، ثم تحليل عملية التنمية برمتها

التمثيلات المكانية والزمانية حتى يومنا هذا.

DDDDDDDDD

(*) لينين ف. PSS ، المجلد. 18 ، ص. 181.

1. تطوير الفضاء المكاني

التمثيل في الفيزياء الكلاسيكية.

في تحليل المذاهب القديمة للمكان والزمان

دعونا نتناول اثنين: ذرية ديموقريطس ونظام أرسطو.

تم تطوير العقيدة الذرية من قبل الماديين

اليونان القديمة ليوكيبوس وديموقريطس. وفقًا لهذه العقيدة ،

يتكون كل التنوع الطبيعي من أصغر الجسيمات

المادة (الذرات) التي تتحرك وتتصادم و

مجتمعة في مساحة فارغة. الذرات (الوجود) والفراغ (

عدم الوجود) هي المبادئ الأولى للعالم. الذرات لا تنشأ ولا تنشأ

دمرت ، وأبدتهم تنبع من العدم

زمن. تتحرك الذرات في الفراغ لفترة غير محدودة.

الفضاء اللانهائي يتوافق مع الوقت اللانهائي.

يعتقد أنصار هذا المفهوم أن الذرات فيزيائية

غير قابلة للتجزئة بسبب كثافتها وعدم وجود فراغ فيها. الكثير من

الذرات التي لا يفصلها الفراغ تتحول إلى ذرات

ذرة كبيرة ترهق العالم.

كان نفس المفهوم يعتمد على الذرات ، والتي في

جنبا إلى جنب مع الفراغ يشكلون المحتوى الكامل للعالم الحقيقي. في

هذه الذرات مبنية على الآمر (الحد الأدنى المكاني

قضيه). يخدم غياب أجزاء amers كمعيار

عدم القابلية للتجزئة الرياضية. لا تتحلل الذرات إلى آمر بل

هذا الأخير غير موجود في دولة حرة. هذا يتطابق مع

أفكار الفيزياء الحديثة حول الكواركات.

توصيف نظام ديموقريطس كنظرية بنيوية

مستويات المادة - المادية (الذرات والفراغ) و

الرياضيات (عاميرة) ، نحن نواجه اثنين

الفراغات: مساحة فعلية مستمرة مثل

وعاء وفضاء رياضي يعتمد على الآمر

كوحدات مقياس للمادة.

وفقًا للمفهوم الذري للفضاء

حل ديموقريطوس أسئلة حول طبيعة الوقت والحركة. في

تم تطويرهم من قبل أبيقور إلى نظام. أبيقور

تعتبر خصائص الحركة الميكانيكية على أساس

الطبيعة المنفصلة للمكان والزمان. فمثلا،

الخاصية isotachy هي أن جميع الذرات تتحرك معها

بنفس السرعة. على المستوى الرياضي ، جوهر التماثل

يتكون من حقيقة أنه في عملية تحريك الذرات تمر واحدة

"ذرة" من الفضاء لـ "ذرة" واحدة من الزمن.

وهكذا ، ميز علماء الذرة اليونانيون القدماء نوعين

المكان والزمان. في تمثيلاتهم تحققت

مفاهيم جوهرية ونسبية.

يبدأ أرسطو تحليله بالسؤال العام لـ

وجود الوقت ، ثم يحوله إلى مسألة

وجود الوقت القابل للقسمة. مزيد من تحليل الوقت

أجراها أرسطو بالفعل على المستوى المادي ، حيث الرئيسي

يهتم بالعلاقة بين الوقت والحركة. أرسطو

عروض. أن الوقت لا يمكن تصوره ، لا يوجد بدون حركة ، ولكن

إنها ليست حركة بحد ذاتها.

في مثل هذا النموذج الزمني ، يتم تنفيذ المفهوم العلائقي.

يمكنك قياس الوقت واختيار وحدات قياسه باستخدام

أي حركة دورية ، ولكن من أجل الحصول على

كانت القيمة عالمية ، فمن الضروري استخدام الحركة مع

السرعة القصوى. في الفيزياء الحديثة ، هذه هي السرعة

الضوء ، في الفلسفة القديمة والوسطى - سرعة الحركة

الكرة السماوية.

الفضاء لأرسطو بمثابة نوع من

علاقات كائنات العالم المادي ، يُفهم على أنه

عملت ميكانيكا أرسطو في نموذجه فقط

سلام. لقد تم بناؤه على الظواهر الواضحة للعالم الأرضي. ولكن

هذا مجرد أحد مستويات كون أرسطو. له

عمل النموذج الكوني بشكل محدود غير متجانس

الفضاء ، الذي يتطابق مركزه مع مركز الأرض. مساحة

تم تقسيمها إلى مستويات أرضية وسماوية. الأرض مكونة من

أربعة عناصر - الأرض والماء والهواء والنار ؛ السماوي - من

الأجسام الأثيرية في حركة دائرية لا نهاية لها.

هذا النموذج موجود منذ حوالي ألفي عام.

ومع ذلك ، كانت هناك أحكام أخرى في نظام أرسطو ،

التي اتضح أنها أكثر قابلية للتطبيق ومصممة إلى حد كبير

تطور العلم حتى الوقت الحاضر. هذا هو حول

عقيدة أرسطو المنطقية ، والتي على أساسها كانت

تم تطوير النظريات العلمية الأولى ، ولا سيما الهندسة

في هندسة إقليدس ، جنبًا إلى جنب مع التعريفات والبديهيات

يتم أيضًا مصادفة المسلمات ، والتي هي أكثر خصائص الفيزياء من

علم الحساب. تصوغ المسلمات المهام التي

تم اعتبارها تم حلها. هذا النهج يقدم نموذجا

النظرية التي لا تزال تعمل اليوم: النظام البديهي و

الأساس التجريبي ملزم بالقواعد التشغيلية.

هندسة إقليدس هي أول نظام منطقي للمفاهيم ،

تفسير سلوك بعض الأشياء الطبيعية. تسربت

تتمثل ميزة إقليدس في اختياره كأشياء نظرية

جسم صلب وأشعة ضوئية.

كشف G.Galileo عن التناقض في الصورة الأرسطية

العالم تجريبيًا ونظريًا ومنطقيًا. من

باستخدام التلسكوب ، أظهر بوضوح مدى عمقها

الأفكار الثورية لن. كوبرنيكوس ، الذي تطور

نموذج مركزية الشمس للعالم. الخطوة الأولى في تطوير النظرية

1. يتحرك كل كوكب في شكل بيضاوي ، عند إحدى البؤر

التي تقع الشمس.

2- منطقة قطاع المدار ، التي وصفها متجه نصف قطر الكوكب ،

يتغير بما يتناسب مع الوقت.

3. ترتبط مربعات زمن ثورة الكواكب حول الشمس مثل

مكعبات من متوسط ​​مسافاتهم من الشمس.

اعتبر جاليليو وديكارت ونيوتن تركيبات مختلفة

مفاهيم الفضاء والقصور الذاتي: يتعرف جاليليو على الفراغ

الفضاء والحركة الدائرية بالقصور الذاتي ، جاء ديكارت إلى

أفكار الحركة بالقصور الذاتي مستقيمة ، لكنها أنكرت فارغة

الفضاء ، وفقط نيوتن وحد الفضاء الفارغ و

الحركة المستقيمة بالقصور الذاتي.

لا يتميز ديكارت بشكل واع ومنهجي

المحاسبة عن نسبية الحركة. أدائه محدود.

إطار هندسة الأشياء المادية ، غريب بالنسبة له

المعالجة النيوتونية للكتلة كمقاومة بالقصور الذاتي

يتغيرون. يتميز نيوتن بتفسير ديناميكي

الجماهير ، وفي نظامه لعب هذا المفهوم دورًا أساسيًا

وظيفة. يحتفظ الجسم لديكارت بحالة من الحركة أو الراحة ،

لأن هذا مطلوب من قبل ثبات الإله. نفس

يمكن الاعتماد عليها لنيوتن بسبب كتلة الجسم.

تم تقديم مفاهيم المكان والزمان بواسطة نيوتن