Корисник:Domatrios/Геометрија простора

Најранији покушај стварања апсолутног геометријског система простора направио је славни грчки математичар Еуклид. Помоћу аксиома, дефиниција и постулата одредио је основне геометријске облике: тачку, праву, раван, итд. На аксиоматској основи излаже главне принципе елементарне геометрије, међу којима је, због своје сложености и експерименталне непроверљивости, највише расправа изазвао пети постулат, који гласи: „И да се, ако права, која сече две праве, са њима на истој страни заклапа углове који су мањи од два права угла, ове две праве се имају, продужене у бесконачност, сећи на оној страни на којој се налазе углови који су мањи од два права угла".

Савремена анализа Еуклидових елемената открила је бројне недостатке, тако да су створени услови за појаву нееуклидовске геометрије. Показало се да се еуклидовска геометрија слаже с неким особинама простора унутар уских граница искуства. Но, кад је у питању појам простора проширен изван оквира света у коме делујемо, Еуклидови елементи не одговарају захтевима модерне науке. Створен је нов начин размишљања о простору, највише захваљујући руском математичару Лобачевском. Он је показао да се паралелни правци негде у бесконачности секу, да нема јединственог простора. Дакле, могућне су различите варијације простора које се само разликују по систему аксиома на којима се заснивају - тиме су створени теоријски основи за Ајнштајнову релативистичку слику света, рођена је нееуклидовска геометрија.

На основу података да брзина ширења светлости не зависи од брзине кретања извора светлости, настале су такозване Лоренцове трансформације, које су постале један од стубова специјалне теорије релативности. Према овима, простор и време нису међусобно изоловани или један од другог независни. Физичка збивања могућна су само у четвородимензионалном, као и у Еуклида изотропном, континууму простор - време.

Ајнштајн је показао да је и сама сила теже, нарочити вид простора. У близини великих космичких маса простор је закривљен, те битно утиче на кретање било којег тела у његовој непосредној околини. Ван радијуса тих маса простор је раван, а правци кретања праволинијски. У разматрању опште теорије релативитета показало се да главни постулат специјалне теорије релативности о константној брзини светлости не вреди у близини великих космичких маса. У снажном гравитационом пољу, континуум простор - време не може бити изотропан. Геометрија простора је у тесној зависности од гравитационог поља.

Уместо Њутновог апсолутног простора и времена који су одвојени од света, предмета и материје, створен је модел закривљеног релативног континуума простор - време. Уведени су многобројни просторно-временски системи чија је важност ограничена на одређене координате космичких маса и њиховог гравитационог поља. Настала је идеја о безброј звезданих часовника и звезданих лењира.

Показало се да права линија није најкраће одстојање између две тачке. По теорији релативитета, простор се састоји од четири равноправне компоненте, од којих је једна време. Време је мера простора као и остале три димензије и може га бити само онолико колико и простора. У различитим тачкама гравитационог поља потребни су различити мерни инструменти. Срушена је идеја о јединственом простору и могућности јединствене аксиоматизације.

Еуклидов, као ни каснији Хилбертов аксиоматски систем, нису објаснили апсолутну суштину простора, иако је Хилбертов систем несумњиво савршенији од претходног. Показало се да је простор мултиплексан, да има више форми простора, зависно од координатних система у којима се они јављају. Једна тотална аксиоматизација морала би узети у обзир заједничке особине свих простора, што је практично неизводљиво.

Истичем неколико главних модела простора:

Простор је исто што и пуно светско биће, празнина је незамислива,
Простор је форма опажања идеалне структуре света,
Свет се налази у простору као што се течност налази у суду,
Поред реалног простора постоји празан простор,
Простор није исто што и свет, али је услов његова настанка и постојања,
Простор је идентичан материји, има га онолико колико и материје,
Простор, време и кретање представљају главне особине материје,
Простор је априорна форма мишљења,
Доживљај простора настаје механичким спајањем осета и представа,
Простор је апсолутан и статичан, независан од материје,
Простор је изотропан у деловима али је неизотропан у целини,
Реални простор је ограничен другим облицима простора или празнином,
Простор је исто што и динамичко кретање материје,
Простор је принцип индивидуације физичког света. У односу на време, простор може претходити времену, настати после времена, или бити с њим коегзистентан,
Простор је закривљен и четвородимензионалан,
Простор је мултидимензионалан или наддимензионалан,
Постоји безброј простора, зависно од распореда космичких маса и њиховог гравитационог поља, особине тих простора могу бити идентичне, различите или чак међусобно противречне,
Простор је континуирано-дисконтинуирани, еуклидовско-нееуклидовски, изотропно-неизотропни, праволинијско-криволинијски, четвородимензионално-мултидимензионални систем праваца дела стварности или целе стварности.
Простор је количина без правца, односно правац без количине.
Сви физички процеси одвијају се у простору, алтернативно, они су сами простор.

У различитим друштвено-историјским епохама, културама и цивилизацијама идеја простора увек има значење у складу с духом времена и укупним схватањем света дотичне епохе. Појмови као што су простор и време, тачније начин њиховог схватања, могу послужити да разумемо духовне вредности, ниво и садржај једне цивилизације. Антички свет није имао потпуну слику простора. За свест античког човека, процеси се догађају међу телима. У Аристотеловим категоријама не постоји „простор", већ „место".

Новије цивилизације развиле су представу бескрајног простора у складу с космолошким осећањем дубине безмерне свемирске празнине у коју је утонуо свет зезда и њихових система. У том смислу говори се о чврстом, укоченом простору који стоји изван времена или се од њега одвојио. Створени су разни модели логичко-математичког простора, простора перспективе, скулптуре, грађевинарства... У неким филозофским системима простор је идентификован с механизмом представа. Настали су, затим, разни модели физичког, метафизичког, празног, испуњеног и других простора.

Гаус, који је поставко темеље модерној математици, показује да има више једнако истинитих структура тродимензионалног простора. Масу или сталан однос силе и убрзања физичари су схватили као однос одређених просторних облика. Напослетку, у релативистичкој слици света простор и време слили су се у јединствену структуру.

Време се посматра као особина простора или његова четврта димензија. Просторно-временска веза постала је алфа и омега модерне физике. На место апсолутног времена и простора, стављен је модел просторно-временског континуума и његове чврсте повезаности с феноменом физичког, материјалног света. Показало се да континуум простор - време није изотропан. У близини великих гравитационих маса у разним тачкама гравитационог поља часовници не иду једнако, нити важе исти просторни параметри. Постало је извесно за научнике и за лаике да васиона није хомоген физички систем, да главне особине материјалног света варирају од једног подсистема до другог. У природи, дакле, није могућно претпоставити више подсистема у којима делују истоветни закони. Напротив, космички процеси и закони различито делују у сваком датом подсистему.

Данас постоје озбиљни научни аргументи који указују на то да простор и време немају јединствено значење чак ни у оквиру истог подсистема. С правом се указује на чињеницу да се многи просторно-временски процеси дешавају испод или изнад прага опажљивости, док су мерни инструменти за простор и време усклађени с моћима нашега опажања. За живот микроба, који се одвија у неколико секунди, време вероватно има битно другачије особине. Говоримо о времену које је могућно савијати, сажимати или проширивати заједно с простором, што указује на нејединствено значење комплекса простор - време.

Из онога што наука до сада зна о особинама простора, односно просторно-временског континуума, могу се извући закључци о појави органског живота. Веома суптилна творевина, један истински нов квалитет као што је жива материја с крајње ограниченом амплитудом услова који су утицали на њено формирање, има веома мале изгледе да постане својина више просторних система. Чињеница да се поједини просторно-временски подсистеми веома разликују мора имати утицаја и на наше схватање о распрострањености живота у свемиру. Кад имамо у виду ову распрострањеност, морамо увек мислити на различите космичке подсистеме за које основано претпостављамо да не могу одговарати мерилима и параметрима које смо изградили у складу с нашим људским фактором и нормама опажања.