Что такое время

АННОТАЦИЯ

 

                       Погорелов А.М  Что такое время–

Челябинск:  ЮУрГУ,  ТЭФ- 250

                                                                       20 с., библиогр. список -6 наим.

          

Цель реферата  – изучить понятие,  свойства  и концепции времени.

Задачи  реферата  –  определить свойства времени; рассмотреть принятые в науке концепции времени; определить особенности отсчета времени.

Рассмотрены   понятие времени,  свойства времени, а также  изучены  теории  (они также могут быть частью более общих теорий и философских учений), пытающиеся обосновать и описать   явление  времени. Сделано заключение, что единой общепризнанной теории, объясняющей и описывающей такое понятие как Время, на данный момент не существует.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………….……………………….. 4

1. СВОЙСТВА  ВРЕМЕНИ……………………………….………………………….6

2. ПРИНЯТЫЕ В НАУКЕ  КОНЦЕПЦИИ ВРЕМЕНИ……………………………..9

3. ОТСЧЕТ ВРЕМЕНИ………………………………………………………………16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………………18

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………………….20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

С давних пор человечество интересуется понятием времени. Оно является самым загадочным свойством природы. Даже в наше современное время мы не находим ответа на те вопросы которыми интересовались не только философы и ученные но и простые обыватели.

Время — одно из основных понятий философии и физики, условная сравнительная мера движения материи, а также одна из координат пространства-времени, вдоль которой протянуты мировые линии физических тел.

В философии — это необратимое течение (протекающее лишь в одном направлении — из прошлого, через настоящее в будущее), внутри которого происходят все существующие в бытии процессы, являющиеся фактами. Тем не менее существуют теории с симметричным временем, например, теория Уилера-Фейнмана.

В количественном (метрологическом) смысле понятие время имеет три аспекта: координаты события на временной оси. На практике это текущее время: календарное, определяемое правилами календаря, и время суток, определяемое какой-либо системой счисления (шкалой) времени (примеры: местное время, всемирное координированное время); относительное время, временной интервал между двумя событиями; субъективный параметр при сравнении нескольких разночастотных процессов.

Изучением времени занимались такие известные философы как Сократ, Гераклит, Декарт, Демокрит, Кант, Гегель, Аристотель, Платон, Бергсон который утверждал, что: «Время может быть познано только нерациональной интуицией, а научные концепции, представляющие время неверно интерпретируют реальность», и многие другие философы и ученные.

Так что же такое, понятие – время, реально ли течение времени или же это лишь иллюзия человеческого разума, представляет ли время некую первичную, само себя определяющую сущность или же оно есть нечто вторичное, производное, зависимое от чего-то другого, более фундаментального.

Анализируя труды философов и ученных, подтверждается заинтересованность исследователей в данной проблематике, что не позволяет считать окончательно решенными вопросы, связанные со временем, поэтому и на современном этапе данная тема является актуальной.

Цель работы: изучить понятие,  свойства  и концепции времени.

Задачи:

1. Определить свойства  времени. 

2. Рассмотреть принятые  в науке концепции времени.

3. Определить особенности  отсчета времени.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. СВОЙСТВА  ВРЕМЕНИ

 

Прежде всего, время характеризуется своей направленностью. Также, время определяется в некой системе отсчета, которая может быть как неравномерная (процесс вращения Земли вокруг Солнца или человеческий пульс), так и равномерная. Равномерная эталонная система отсчета выбирается «по определению», ранее, например, ее связывали с движением тел Солнечной системы (эфемеридное время), а в настоящее время таковой локально считается атомное время, а эталон секунды — 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения внешними полями. Следует отметить, что это определение — не произвольное, а связанное с наиболее точными периодическими процессами, доступными человечеству на данном этапе развития экспериментальной физики[2].

Большинство современных ученых полагают, что различие между прошлым и будущим является принципиальным. Согласно современному уровню развития науки, информация переносится из прошлого в будущее, но не наоборот. Второе начало термодинамики указывает также на накопление в будущем энтропии.

Впрочем, некоторые ученые думают немного иначе. Стивен Хокинг в своей книге «Краткая история времени» оспаривает утверждение, что для физических законов существует различие между направлением «вперед» и «назад» во времени. Хокинг обосновывает это тем, что передача информации возможна только в том же направлении во времени, в котором возрастает общая энтропия Вселенной.

Таким образом, Второй закон термодинамики является тривиальным, так как энтропия растет со временем, потому что мы измеряем время в том направлении, в котором растет энтропия[6].

Единственность прошлого считается весьма правдоподобной. Мнения ученых касательно наличия или отсутствия различных «альтернативных» вариантов будущего различны[5].

Также существует космологическое направление времени, где начало времени - большой взрыв, а течение времени зависит от расширения Вселенной.

Поскольку состояния всего нашего мира зависят от времени, то и состояние какой-либо системы тоже может зависеть от времени, как обычно и происходит. Однако в некоторых исключительных случаях зависимость какой-либо величины от времени может оказаться пренебрежимо слабой, так что с высокой точностью можно считать эту характеристику независящей от времени.

Если такие величины описывают динамику какой-либо системы, то они называются сохраняющимися величинами, или интегралами движения. Например, в классической механике полная энергия, полный импульс и полный момент импульса изолированной системы являются интегралами движения.

Различные физические явления можно разделить на три группы:

- стационарные — явления, основные характеристики которых не меняются со временем. Фазовый портрет стационарного явления описывается неподвижной точкой;

- нестационарные — явления, для которых зависимость от времени принципиально важна. Фазовый портрет нестационарного явления описывается движущейся по некоторой траектории точкой. Они, в свою очередь, делятся на:

- периодические — если в явлении наблюдается четкая периодичность (фазовый портрет — замкнутая кривая);

- квазипериодические — если они не являются в строгом смысле периодическими, но в малом масштабе выглядят как периодические (фазовый портрет — почти замкнутая кривая);

- хаотические — апериодические явления (фазовый портрет — незамкнутая кривая, заметающая некоторую площадь более или менее равномерно, аттрактор);

- квазистационарные — явления, которые, строго говоря, нестационарны, но характерный масштаб их эволюции много больше тех времен, которые интересуют в задаче.

Выводы  по  разделу  один

Время характеризуется своей направленностью. Время определяется в некой системе отсчета, которая может быть как неравномерная (процесс вращения Земли вокруг Солнца или человеческий пульс), так и равномерная. Согласно современному уровню развития науки, информация переносится из прошлого в будущее, но не наоборот. Второе начало термодинамики указывает также на накопление в будущем энтропии. Существует космологическое направление времени, где начало времени - большой взрыв, а течение времени зависит от расширения Вселенной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ПРИНЯТЫЕ В НАУКЕ КОНЦЕПЦИИ ВРЕМЕНИ

 

Единой общепризнанной теории, объясняющей и описывающей такое понятие как Время, на данный момент не существует. Выдвигается множество теорий (они также могут быть частью более общих теорий и философских учений), пытающихся обосновать и описать это явление.

Классическая физика

В классической физике время — это непрерывная величина, априорная характеристика мира, ничем не определяемая. В качестве основы измерения используется некая, обычно периодическая, последовательность событий, которая признается эталоном некоторого промежутка времени. На этом основан принцип работы часов.

Время в классической физике существует само по себе, отдельно от пространства и любых материальных объектов в мире. Время, как поток длительности, одинаково определяет ход всех процессов в мире. Все процессы в мире, независимо от их сложности, не оказывают никакого влияния на ход времени. Поэтому время в классической физике называется абсолютным. И. Ньютон: «Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно, и иначе называется длительностью…Все движения могут ускоряться или замедляться, течение же абсолютного времени изменяться не может.»[5] Абсолютность времени математически выражается в инвариантноcти уравнений ньютоновской механики относительно преобразований Галилея. Все моменты времени в прошлом, настоящем и будущем между собой равноправны, время однородно. Течение времени всюду и везде в мире одинаково и не может изменяться. Каждому действительному числу может быть поставлен в соответствие момент времени, и, наоборот, каждому моменту времени может быть поставлено в соответствие действительное число. Таким образом, время образует континуум. Аналогично арифметизации (сопоставлению каждой точке числу) точек евклидового пространства, можно провести арифметизацию всех точек времени от настоящего неограниченно назад в прошлое и неограниченно вперед в будущее. Для измерения времени необходимо только одно число, то есть время одномерно. Промежуткам времени можно поставить в соответствие параллельные векторы, которые можно складывать и вычитать как отрезки прямой.[6][7] Важнейшим следствием однородности времени является закон сохранения энергии[8]. Уравнения механики Ньютона и электродинамики Максвелла не изменяют своего вида при смене знака времени на противоположный. Они симметричны относительно обращения времени (T-симметрия). Время в классической механике и электродинамике обратимо.

Термодинамика

В термодинамике время необратимо, благодаря существованию закона возрастания энтропии замкнутой системы. Энтропия замкнутой системы может только увеличиваться с течением времени или оставаться постоянной[5].

Квантовая физика

Такова же роль времени и в квантовой механике: несмотря на квантование почти всех величин, время осталось внешним, неквантованным параметром. В квантовой механике время необратимо, благодаря взаимодействию в процессе измерения квантовомеханического объекта с классическим измерительным прибором. Процесс измерения в квантовой механике несимметричен по времени. По отношению к прошлому он дает вероятностную информацию о состоянии объекта. По отношению к будущему он сам создает новое состояние.[1, 40] В квантовой механике имеется соотношение неопределенности для времени и энергии: закон сохранения энергии в замкнутой системе может быть проверен посредством двух измерений, с интервалом времени между ними в , лишь с точностью до величины порядка .[11]

Релятивистская физика

В релятивистской физике (Специальная теория относительности, СТО) постулируются два основных положения:

Скорость света в вакууме одинакова во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга.

Законы природы одинаковы во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга.

Эти постулаты приводят к заключению о том, что события, одновременные в одной системе отсчета, могут быть неодновременными в другой системе отсчета, движущейся относительно первой. Таким образом, ход времени зависит от движения системы отсчета. Математически эта зависимость выражается через преобразования Лоренца.[12] Пространство и время теряют свою самостоятельность и выступают как отдельные стороны единого пространственно-временного континуума (Пространство Минковского). Взамен абсолютного времени и расстояния в трехмерном пространстве, сохраняющихся при преобразованиях Галилея, появляется понятие инвариантного интервала, сохраняющегося при преобразованиях Лоренца.[1,53]

Как показывает опыт, в физике элементарных частиц время обратимо во всех процессах, кроме распада нейтральных  мезонов и некоторых других тяжелых частиц (Нарушение CP-инвариантности)[1, 54].

Общая теория относительности (ОТО), опираясь на принцип эквивалентности сил гравитации и инерции, обобщила понятие четырехмерного пространства-времени Минковского на случай неинерциальных систем отсчета и полей тяготения.[5]. Метрические свойства пространства-времени в каждой точке под влиянием поля тяготения становятся различными. Влияние гравитационного поля на свойства четырехмерного пространства-времени описывается метрическим тензором. Вблизи массивных тел (в точках с большим абсолютным значением гравитационного потенциала) ход времени всегда замедляется по сравнению с ходом времени вдали от них (в точках с меньшим абсолютным значением гравитационного потенциала). Относительное замедление времени для двух точек слабого постоянного гравитационного поля равно разности гравитационных потенциалов, деленной на квадрат скорости света (Гравитационное красное смещение).