ФИЛОСОФСКИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МЕТОДОЛОГИИ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
В.Г. Пивоваров (кафедра прикладной математики и естественно - научных дисциплин, МГТУ)
О.А. Никонов (кафедра физики, МГТУ)
Традиция рассмотрения объективных времени и пространства как автономных и независящих друг от друга атрибутов всего сущего родилась в древности. Время изначально символизировало непостоянство и изменчивость. Но изменчивость повторяющуюся, циклическую. Пространство, напротив, всегда мыслилось как нечто устойчивое, неподвластное переменам.
В данной работе рассматривается проблема соотношения пространства и времени в специальной теории относительности (СТО). Пространство и время не тождественны друг другу. Вместе с тем пространство и время не противоположны друг другу и к ним не применим закон единства и борьбы противоположностей. СТО объединяет пространство и время в единый пространственно-временной континуум и отношение между ними регулируется методологическим принципом дополнительности.
В СТО для описания движения используются три пространственные координаты х, у, z, к которым еще необходимо добавить время в качестве четвертой координаты.
На языке математики понятие пространства более чем трех измерений отнюдь не содержит ничего мистического: оно просто служит сокращенным обозначением того факта, что мы имеем дело с величинами, для полного определения которых требуется более трех чисел. Такое понимание кинематики как геометрии в четырехмерном xyzt - пространстве имеет то преимущество, что позволяет применять хорошо известные законы геометрии к изучению движения. Элемент любой последовательности реальных явлений представляет собой не место или момент времени, а "событие", или "мировую точку", т. е. место в определенный момент времени. Он называл графическое изображение движущейся точки "мировой линией". Равномерное прямолинейное движение, таким образом, соответствует прямой мировой, линии, ускоренное - одной из кривых.
Знание по самой своей природе системно. Наивысшее выражение эта системность находит в научной теории. Методологическое исследование научных теорий обнаруживает, что в качестве системообразующих свойств выступают такие свойства теории, как объясняющая сила, простота, симметрия и т. д. Эти свойства связаны с соответствующими методологическими принципами, обеспечивающими системность теоретического знания, его внутреннее развитие и стремление к общности.
Методологические принципы задают идеал физического знания и тем самым регулируют процесс развития теории.
Попытка постижения сути квантово-механических явлений вообще и двойственности природы электрона, в частности, привели Н. Бора в 1927 г. к формулировке принципа дополнительности, согласно которому для описания квантовомеханических явлений необходимо применять два взаимоисключающих ("дополнительных") набора классических понятий, совокупность которых дает исчерпывающую информацию об этих явлениях как о целостных. Ситуация сложившаяся в связи с проблемой интерпретации квантовой механики, имеет далеко идущую аналогию с общими трудностями образования человеческих понятий, возникающими из разделения субъекта и объекта.
СТО объединила трехмерное пространство и одномерное время в единый четырехмерный пространственно-временной континуум.
Бор пришел к формулировке обсуждаемого принципа, интерпретируя поведение электрона, обладающего свойствами частицы и волны одновременно. Так как частица отождествляется с веществом, а волна с излучением, можно сказать, что принцип дополнительности определяет взаимоотношение вещества и излучения как различных состояний единого целого - материи. Эквивалентность массы и энергии можно рассматривать как выполнение принципа дополнительности между этими понятиями.
Пространство не является физическим объектом или субъектом. Его можно рассматривать только как возможность массивных тел и элементарных частиц совершать движения, то есть существовать. Оно, наряду со временем, есть способ существования материи, а не ее разновидность. Поэтому есть все основания утверждать, что материя находится с пространством-временем не в генетической или причинно-следственной связи, а в отношениях, подпадающих под принцип дополнительности.
Специальная теория относительности объединяет пространство и время в единый пространственно-временной континуум и отношение между ними регулируется методологическим принципом дополнительности.
Релятивистские эффекты - сокращение длин стержней и замедление времени являются следствием структуры пространства и времени.
Следствия из преобразований Лоренца, связанные с сокращением длин и увеличением промежутков времени в различных инерциальных системах отсчета, на наш взгляд, можно рассматривать с позиций принципа дополнительности.