Кеңістік пен уақыттың ғылым тарихындағы түсінігінің дамуы

Жоспар
Кіріспе

1 Кеңістік пен уақыттың ғылым тарихындағы
2 түсінігінің дамуы
Кеңістік пен уақыттың қасиеттері

Кеңістік пен уақыт материя болмысының ең жалпы да қажетті формасы ретіңде физиканың және басқа ғылымдардың негізгі категориялық ұғымы болып табылады. Бұл категориялық ұғымдар қалыптасқанша адамның дүние тануы, оның ішінде дүниенің кеңістігі мен уақытын танып білуі ұзақ тарихи даму жолынан өтті.
Ертедегі антик заманының ойшылдары кеңістік пен уақыттың табиғаты мен мәні туралы сол кезде-ақ ойлана бастаған еді: философтардың біреулері бос кеңістіктің немесе, олардың сөзімен айтқанда, болмыссыздықтың, мүмкіндігін теріске шығарса, ал енді біреулері бос кеңістікті жоққа шығарды. Мәселен, ертедегі Грецияның элей мектебінің өкілдері бос кеңістіктің болу мүмкіндігін теріске шығарды. Ал өз кезіндегі әйгілі дәрігер, әрі философ Эмпедокл бос кеңістіктің мүмкін еместігін жақтай отырып, сонымен қатар
қозғалыс пен өзгерістің шындыган мойындады. Балық суда жүзіп жүреді, ая бос кеністік жоқ деп тұжырымлады. Атомдык ілімнің негізін салушы Демокдит материя мен атом сияқты бос кеңістікте бар, өйткені ол атомдардын орын ауыстыруы, өзара қосылуы үшін қажетдеді,
Ньютонға дейінгі кезеңде кеңістік пен уақыт жайлы түсініктің дамуы, жалпы алғанда, көбінше стихиялык және қайшылықты сипатта болды. Ертедегі грек математигі Евклидтің математикалық "Бастамаларында" объектілердің кеңістік сипаттамасы тұнғыш рет қатаң математикалық формаға ие болды. Осы кездебір жақты және шексіз кеңістік жайлы геометриялық түсініктер туды.
Ертедегі грек астрономы К.Птоломейдің геоцентрлік системасы жаратылыстануда XV ғ. дейін үстемдік жасап келді. Ол система дүниенің бірінші универсалдык математикалық моделі болды. Ол модельде уақыт шексіз, ал кеңістік шекті деп, аспан денелерінің бәрі бір орында қозғалыссыз тұрған Жерді біркелкі айнала үшып жүреді деп түсіндірілді.

Пән: Астрономия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

Кеңістік пен уақыттың ғылым тарихындағы
түсінігінің дамуы
Кеңістік пен уақыт материя болмысының ең жалпы да қажетті формасы
ретіңде физиканың және басқа ғылымдардың негізгі категориялық ұғымы болып
табылады. Бұл категориялық ұғымдар қалыптасқанша адамның дүние тануы, оның
ішінде дүниенің кеңістігі мен уақытын танып білуі ұзақ тарихи даму жолынан
өтті.
Ертедегі антик заманының ойшылдары кеңістік пен уақыттың табиғаты мен
мәні туралы сол кезде-ақ ойлана бастаған еді: философтардың біреулері бос
кеңістіктің немесе, олардың сөзімен айтқанда, болмыссыздықтың, мүмкіндігін
теріске шығарса, ал енді біреулері бос кеңістікті жоққа шығарды. Мәселен,
ертедегі Грецияның элей мектебінің өкілдері бос кеңістіктің болу
мүмкіндігін теріске шығарды. Ал өз кезіндегі әйгілі дәрігер, әрі философ
Эмпедокл бос кеңістіктің мүмкін еместігін жақтай отырып, сонымен қатар
қозғалыс пен өзгерістің шындыган мойындады. Балық суда жүзіп жүреді, ая бос
кеністік жоқ деп тұжырымлады. Атомдык ілімнің негізін салушы Демокдит
материя мен атом сияқты бос кеңістікте бар, өйткені ол атомдардын орын
ауыстыруы, өзара қосылуы үшін қажетдеді,
Ньютонға дейінгі кезеңде кеңістік пен уақыт жайлы түсініктің дамуы,
жалпы алғанда, көбінше стихиялык және қайшылықты сипатта болды. Ертедегі
грек математигі Евклидтің математикалық "Бастамаларында" объектілердің
кеңістік сипаттамасы тұнғыш рет қатаң математикалық формаға ие болды. Осы
кездебір жақты және шексіз кеңістік жайлы геометриялық түсініктер туды.
Ертедегі грек астрономы К.Птоломейдің геоцентрлік системасы
жаратылыстануда XV ғ. дейін үстемдік жасап келді. Ол система дүниенің
бірінші универсалдык математикалық моделі болды. Ол модельде уақыт шексіз,
ал кеңістік шекті деп, аспан денелерінің бәрі бір орында қозғалыссыз тұрған
Жерді біркелкі айнала үшып жүреді деп түсіндірілді.
Поляк ғалымы Н.Коперник гелиоцентрлік системасын ашқаннан кейін дүниенің
кеңістік және бүкіл физикалық көрінісі мүлде өзгерді. Бұл ілімнің бұрынғы
геоцентрлік түсініктен түбірлі айырмашылығы сол, дүниенін центрі (орталығы)
Жер емес, Күн екендігі, яғни Жер де, басқа планеталар да Күнді айнала
қозғалатыны ашылды. Бұл система кеңістіктің шексіз екендігін мойындауға
алып келді. Одан кейін жасалған Джордаио Бруноның космологиялык теориясы
гелиоцентрлік системаның өзі де одан да кең әлем системасының бір бөлігі
екендігін дәлелдеді, сөйтіп ол Әлем мен кеңістіктің шексіздігін бір жүйеге
біріктірді. Дж.Бруно өзінің "О бесконечности, Вселенной и мирах" деген
еңбегінде былай деп жазды: "Әлем өзінің кеңістікте шексіз орналасу
қабілетінің арқасында және оған ұқсас басқа шексіз әлемдердің бар екендігі
салдарынан шексіз болуы тиіс ... Бруно Әлемді "шексіз тұтастық", "біртұтас
шексіз кеңістік" түрінде түсіндіре отырып, кеңістіктің шекарасыз екендігі
жайлы тұжырым жасады, өйткені оның "шеті де, шекарасы да және асты-үсті де"
жоқ деді.
Бруноның түжырымдары И.Кеплердің "аспан физикасында" және Г.Галилейдін
аспан механикасында практикалық дәлелдемесін тапты. Кеплердің концепциясы
кеңістік жайлы математикалық және физикалық ілімді дамытуға кемектессе, ал
механикадағы нағыз ғылыми революция Галилейдің есімімен байланысты болды,
өйткені ол механикаға құбылыстардың математикалық түсіндірмесін және дәл
сандық экспериментін енгізді. Кеңістік туралы түсініктерді дамытула Галилен
ашқан классикалык, механиканың жалпы принципі — салыстырмалылық принцитті
аса зор рол атқарды. Бұл принцип бойынша барлық физикалық (механикалық)
құбылыстар тыныштықта болса да немесе мөлшері мен бағыты жағынан тұзу
сызықты біркелкі қозғалса да, олар барлық системаларда бірдей болады.
Мұндай системалар инерциальдық деп аталады.
Кеңістік пен уақыт туралы түсініктердің одан әрі дамуы Рене Декарттың
рационалистік физикасымен байланысты болды. Ол осының көмегімен дүниенің
бірінші жалпы физика-космологиялық көрінісін жасады. Декарт физика мен
геометрияның бірлігін негіздеді. Ол кейіннен оның есімен аталған
координаггық системаны енгізді. Бұл системада уақыт кеңістіктік осьтің бірі
ретінде қарастырылады. Физика мен геометрияны бірлікте қарастыру туралы
тезис оны материалдық пен ұзындықты тепе-тең қарастыпуға алып келді. 0сы
тезиске сүйене отырып, ол бос кеңістікті теріске шығарып, кеңістік пен
ұзындықгы тепе-тең қарастырды. Сонымен, кеңістік пен уақыттың ньютондық
кезеңге дейінгі түсінігінің дамуы физикалық кеңістік пен уақытты зерттеудің
концепциялық негіздерін жасауға комектеседі. Бұл түсініктер кеңістік пен
уақыттың қасиеттерін классикалық механика шеңберінде математикалық және
эксперименттік жағынан негіздеуді әзірледі.
Қатаң математикалық дәледдемелерге сүйенген дуниенің жаңа физикалық
гравитациялық түсіндірмесін И.Ньютонның классикалык механикасы жасап берді.
Ол түсіндірменің шыңы тартылыс теориясы болды, өйткені осы теорияның
негізінде табиғаттың жалпы заңы — дүниежүзілік тартылыс заңы жарияланды.
Бұл заң бойынша, тартылыс күші барлық нәрселерге тән универсалдық күш — ол
кез келген материалдық денелердің нақты қасиеттеріне қарамастан, олардың
арасында әрекет етеді. Ньютон тартылыс заңын бүкіл Әлемге қолдана отырып,
оның мүмкін құрылысын да қарастырды. Ол Әлемнің шегі жоқ, ол шексіз деген
қорытындыға келді. Кеңістік тек шексіз болғанда ғана онда коптеген
космостық денелер — гравитациялық орталықтар өмір сүре алады.
1687 жылы Ньютонның "Математические начала натуральной философии"
("Табиғи философияның математикалық бастамасы") деген негізгі еңбегі
жарыққа шықты. Бұл еңбек дүниенің бүкіл жаратылыстану-ғылыми көрінісінің
дамуын екі ғасырдан астам уақыт бұрын алдын ала болжап берді деуге болады.
Онда қозғалыстың негізгі заңдары тұжырымдалып, кеңістік, уақыт орын және
қозғалыс ұғымдарының анықтамасы берілген болатын. Уақыт пен кеңістіктің
мәнін ашып көрсете келе Ньютон оларды "өзін-өзі және бүкіл бар нәрселердің
қоймасы. Уақыт жағынан барлығы бірінен кейін бірі ретпен орналасады,
кеңістік жағынан орнының ретіне қарай орналасады" деп сипаттады. Ол
кеңістік пен уақыт жайлы екі түрлі ұғымды: абсолюттік (акиқат,
математикалық) және салыстырмалы (күнделікті, ыктималдық) ұғымдарды айыра
білуді ескертеді. Ньютонның берген анықтамасынан мынадай қорытынды шығады:
оның кеңістік пен уақыт ұғымдарын абсолюттік және салыстырмалы деп екіге
болуі оларды танып білудің теориялық және эмпирикалық деңгейлерінің
ерекшеліктерінен туындайды. Классикалық механиканың теориялық деңгейінде
абсолюттік кеңістік пен уақыт туралы ұғымдар дүниені түсіндірудің бүкіл
себептік құрылымында маңызды роль атқарды. Материялдық дүниені танып
білүдің эмпирикалык деңгейінде кеңістік пен уақыт ұғымдары шындықтың
объективтік белгілеріне емес, танып білушінің сезімдеріне және басқа
қасиеттеріне байланысты шектеулі болады. Сондықтан олар салыстырмалы
кеңістік пен уақыт түрінде көрінеді.
Кеңістік пен уақыттың ньютондық түсінігі сол кездегі жаратылыс
зерттеушілер мен философтар тарапынан түрліше ой-пікірлер тудырды. Ол
жөнінде сын пікір айтқан адамның бірі XVII ғасырдағы неміс ғалымы
Г.В.Лейбниц болды. Ол кеңістік пен уақыттың абсолюттік мәнін жоққа шығарып,
реляциялық (салыстырмалылық) концепцияны уағыздады. "Уақыт сияқты кеңістік
те таза салысгырмалы бірдеңе: кеңістік — қатар өмір сүру реті, ал уақыт —
бірінен соң бірі болу реті деп есептеймін"1 — деп жазды ол.
Кеңістік пен уақыттың материядан бөлінгісіз байланысы туралы
Эйнштейннің салыстырмалылық теориясының қағидасын алдын ала түсінген
Лейбниц кеңістік пен уақытты заттардың өзінен "бөлек" қарастыруға болмайды
деп санады. "Көзі ашып-жұмғанша өтетін уақыт затсыз ештеңе емес, -деп жазды
ол, - өйткені ол заттардың бірінен соң бірінің болуы ретінде ғана өмір
сүреді".
Дегенмен, мұндай пікірлер физиканың ол кездегі дамуына айтарлықтай әсер ете
алмады, өйткені Ньютонның теориялық системасының тамаша дәлдігі мен
айкыңдык көрінісі табысты болғаны сонша, көптеген сын пікірлер үн-түнсіз
жауапсыз қалды. Ал сол кездегі дуниенің физикалык көрінісінің құрылымына
ғылыми негіз болған ныотондық кеністік пен уақыт концепциясы XIX ғасырдың
аяғына дейін толық үстем концепция болды.
Дүниенің ньютондық физикалық көрінісінің кеңістік пен уақытқа қатысты
негізгі қағидаларының мәні мынадай:
а) кеңістік шексіз, жазық,"түзу сызықты" және евклидті деп саналды;
оның метрлік қасиеттері Евклидтің геометриясымен түсіндірілді; ол-
абсолюттік, бос қуыстық, біркелкі және изотропты (белгіленген нүктелері
және бағыты жоқ), материалдық денелердің "қоймасы" ретіңже өмір сүреді;
ә) уақыт абсолюттік, біркелкі өтетін қүбылыс деп түсінілді; бүкіл
әлемде бірден және барлық жерде "біркелкі және бірдей (синхронды)" жүреді;
материаддық денелерден тәуелсіз процесс деп білді.
Классикалық механика уақытты іс жүзінде тек ұзақтық, "уақиғалардың
ұзақтығын көрсететін" қасиетдеп, дененің қозғалыс күйін есептеуге тәуелсіз
абсолюттік құбылыс деп түсіндірді.
XIX ғ. дейін физика негізінен заттар физикасы болып келді, ягни
денелердің механикалық қасиеттерін қарастырумен ғана айналысты.
Ал XIX ғ. электромагниттік құбылыстарды зерттеу денелердің механикалық
қасиеттерінен өзгеше бір қатар мәнді касиеттері бар екендігін ашты.
Мәселен, егер Ньютонның мехаиикасында күштер денелер арасындағы қашықтыққа
тәуелді және бағытты да түзу сызықты деп түсінілген болса, ал
электродинамикада (электромагниттік процестер теориясында) күштер
қашықтықпен бірге жылдамдыққа да тәуелді және денелерді қосатын түзуге
бағытталған емес екен. Бұл теорияны ағылшын физиктері М.Фарадей мен
Дж.К.Максвелл XIX ғасырда жасады. Максвелдің теориясынан шығатын қорытынды:
электромагниттік күштердің өзара әрекеттесуінің таралуы соңғы жылдамдыққа
тәуелді екендігі және электромагниттік толқындар бар екендігі ашылды.
Жарық, магнетизм, электр біртұтас электромагниттік өрістің керінісі ретінде
қарастырылатын болды. Сөйтіп, физикаға электромагниггік өріс ушмын
енгізудің нәтижесінде Максвелл сақталу және жақындық әрекеті принципі
заңдарының жұмысын дәлелдеді.
Сонымен, XIX ғ. физикасында "өріс" деген жаңа ұғым пайда болды, ал
Бұл, Эйнштейннің сезімен айтқанда, "Ньютонның кезінен бергі уақытта қол
жеткен ең маңызды
жегістік" еді. Зарядтар мен бөлшектер арасындағы кеңістікте өріс бар
екендігінің ашылуының жалпы кеңістік пен уақыттың физикалық қасиеттерін
түсіндірудегі маңызы ерекше болды.
Кеңістік иен уақыттын салыстырмалылық (относительдік) концепциясы
XX ғ. физикасының қол жеткен табыстары кеңістік пен уақыт жайлы концепцияны
одан әрі дамыта, тереңдете түсті. Сондай табыстың ең бір ірісі
салыстырмалылық теориясьшың жасалуы болды. Бұл жаңалық кеңістікпен уақыт
жайлы философиялық ұғымды әрі терендете, әрі нақтылай түсті.
Салыстырмалылық теориясының кеңістік пен уақыт жайлы концепциядағы негізгі
қорытынды-қағидасының мәні неде? А.Эйнштейн 1905 жылы ашқан арнаулы
салыстырмалылық теориясы физикалық шындық дүниеде есептеудің бір
системасынан екіншісіне өткенде кеңістік пен уақыттың аралық мөлшері
өзгеретінін дәлелдеді. Физикадағы есептеу системасы — сағатпен және
сызғышпен жабдықталған шындықтың физикалық лабораториясы, яғни физикалык
денелердің кеңестік пен уақытның сипаттамаларын өлшеуге көмектесетін
аспаптармен жабдықталған шындық дүние лабораториясы деуге болады. Бұрынғы
классикалык физиканың түсіндіруі бойынша, егер есептеу системасы бір-біріне
қарай түзу сызық бойымен біркелкі қозғалатын болса, (мұндай қозғалыс
инерциялық деп аталады), онда кеңістік аралық (ең жақын екі нүктенің
арасындағы қашықтық) және уақыт аралығы (екі уақиғаның арасындағы ұзақтық)
өзгермейді.
Салыстымалылық теориясы бұл түсінікті өзгертті, яғни оның қолданылу
өрісінің тар екенін көрсетті. Қозғалыс жылдамдығы жарықтың жылдамдығымен
салыстырғанда аз болса, онда дененің мөлшері мен уақыттың ету барысы
өзгермейді деп шамалап есептеуге болады, ал әңгіме жарық жылдамдығына жақын
қозғалыс жылдамдығы туралы болса, онда кеңістіктік және уақыттық аралық
өзгерісін байқауға болады. Қысқасы, есептеу системасы қозгалысының
салыстырмалы жылдамдығыартқан кезде кеңістік аралығы қысқарады, ал уақыт
ұзара түседі.
Салыстырмалылық теориясы материалдық дүниенің кеңістік-уақыттық қарым-
қатынасының тағы бір маңызды қасиетін ашып берді. Ол кеңістік пен ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.