Пространство и время философские категории, которые отображают основные формы существования материи.
В классической механике, которая отображает движение материи и является снимком или, точнее говоря, слепком медленных реальных движений, согласно с представлениями древнегреческих атомистов (Демокрит, Эпикур) и И. Ньютона, существуют абсолютные пространство и время, независимые от материи.
Ньютон постулировал абсолютное пространство как таковое, что всегда остается неизменным и неподвижным. Свойства пространства постоянны и не зависят от того, как размещены в нем тела и как они двигаются. Поэтому пространство не зависит от материи и времени. Согласно с классической физикой пространство трехмерно, бесконечно, непрерывно, то есть, делимо на сколько угодно малые части, однородно и изотропно.
В конце XІХ века физикам казалось, что последующие исследования только будут дополнять наши знания, а фундаментальных изменений в физике не должно быть. Классическая механика Ньютона прекрасно объяснял довольно широкий круг явлений макроскопическоо масштаба, ее результаты лежат в основе многих областей современной техники. Нашли свое подтверждение слова Ф. Бекона: «Наука — сила!» .
Тем не менее уже в начале XX века оказалось, что некоторые выводы классической механики не согласовываются с исследовательскими данными, то есть возник вопрос о границе применения классической механики Ньютона. Поэтому для случаев, когда скорость движения частиц и тел высока А. Эйнштейн предложил специальную теорию относительности, в которой пространство и время связаны между собой неразрывно в четырехмерный континуум. И пространство и время зависят один от другого и от скорости движения тела. Механика Ньютона и абсолютное время и пространство Ньютона оказались только частным случаем специальной теории относительности, применимой только при малых скоростях движения.
1. Представления Ньютона о свойствах пространства и времени. Границы применения механики Ньютона.
Абсолютное время, за Ньютоном, «сам по себе, за самой сутью, без любого отношения к чему-то внешнему, течет равномерно и иначе называется продолжительностью»; оно не зависит от материи, материальных процессов и пространства. В любой точке пространства время плывет одинаково. В классической механике время единоразмерно, оно плывет от прошлого в будущее, то есть временной интервал всегда позитивен. Укажем, что время является однородным, то есть равные моменты времени эквивалентны друг другу за своими физическими свойствами, то есть текучесть физических явлений при одних и тех же условиях в разное время наблюдения за ними одинакова.
Абсолютное пространство и абсолютное время бесконечные и не связанные между собою. Такая точка зрения на пространство и время приводит к признанию возможности мгновенной передачи взаимодействия тел.
Диалектический материализм исходит из того, что пространство и время определяются подвижной материей. Итак, материя, движение, пространство и время неотделимы [1, ст. 45].
Рассмотрим основные представления классической механики, которые основаны на метафизической концепции И. Ньютона о абсолютном пространстве и абсолютном времени. В классической механике размеры твердых тел (масштабы) и временные интервалы между данными событиями являютс одинаковыми в разных системах отсчета, признается также справедливость закона инерции Галилея — Ньютона. Из этих представлений вытекают преобразования Галилея, которые выражают пространственно-временную связь произвольного события в разных инерциальных системах отсчета. Пусть К и К' -две инерциальные системы отсчета, система К' двигается относительно системы К со скоростью V и начало отсчета времени отвечает моменту, когда начала координат О' и О этих систем совпадают. В этом случае преобразования Галилея имеют такой вид:
Отсюда непосредственно вытекает классический закон преобразования (добавления) скоростей:
Дифференцируя за временем, с учетом, что, получим а' = а. Итак, ускорение, в отличие от скорости, имеет не относительный, а абсолютный характер: ускорения той самой частички одинаково во всех инерциальных системах отсчета.
Механика Ньютона выходит также с очевидного (подтвержденного на опыте при V < с) положения о том, что масса частички во всех инерциальных системах отсчета не зависит от скорости ее движения.
В механике Ньютона во всех инерциальных системах отсчета сила взаимодействия между телами также имеет значение: .
Силы взаимодействия могут зависеть от расстояния между телами (или частичками тела), от относительной скорости движения тел, которые взаимодействуют, и времени. Но расстояния и время не изменяются при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другому. Не изменяются также при этом и скорости движения тел одно относительно другого.
Но в конце XIX века оказалось, что некоторые выводы классической механики выходят за рамки данных исследований. Поэтому возник вопрос о границах применения классический механики Ньютона [2, ст. 74].
Прежде всего, следует указать на результаты опытов В. Кауфмана, который, определяя при помощи метода Томсона отклонениячастиц одновременно в электрическом и магнитном полях, нашел отношение и впервые (в 1902 г.) установил, что оно выступает как функция скорости V частицы. Этот факт натолкнул его на выводы, что масса частицы зависит от ее скорости.
Рис. 1. Зависимость квадрата скорости электрона от ускоряющего напряжения U.
Из рисунка 1 можно сделать вывод, что при скоростях меньших от скорости света с в вакууме () зависимость линейна. Расчетная и исследованная зависимости практически не отличаются. Но при больших скоростях электрона () его исследованная скорость возрастает значительно медленней расчетной и не превышает скорости света в вакууме [1, ст. 56].
