Музей ЧерномырдинаОбщая Теория Относительности на пальцах™. Относительность картина
7.5 Электромагнитная картина мира
Сформированную после механического представления о мире новую электромагнитную картину мира можно рассматривать как промежуточную по отношению к современной естественно-научной. Отметим некоторые общие характеристики этой парадигмы. Она включает не только представления о полях, но и появившиеся к тому времени новые данные об электронах, фотонах, ядерной модели атома, закономерностях химического строения веществ и расположения элементов в Периодической системе Д. И. Менделеева и ряд других результатов познания природы. В эту же концепцию вошли идеи квантовой механики и теории относительности, о которых речь еще будет идти дальше.
Главным в таком представлении является возможность описать большое количество явлений на основе понятия поля. В отличие от механической картины было установлено, что материя существует в виде вещества и в виде поля. Электромагнитное взаимодействие на основе волновых представлений достаточно уверенно описывает не только электрические и магнитные, но и оптические, химические, тепловые и механические явления. Методология полевого представления материи может быть использована и для понимания полей иной природы. Сделаны попытки увязать корпускулярную природу микрообъектов с волновой природой процессов. Было установлено, что «переносчиком» взаимодействия электромагнитного поля является фотон, который подчиняется уже законам квантовой механики. Делаются попытки найти гравитон как носитель гравитационного поля.
Однако, несмотря на существенное продвижение вперед в познании окружающего нас мира, электромагнитная картина мира не свободна от недостатков. Так, в ней не рассматриваются вероятностные подходы; по существу, вероятностные закономерности не признаются фундаментальными, сохранены детерминистский подход Ньютона к описанию отдельных частиц и жесткая однозначность причинно-следственных связей (что сейчас оспаривается синергетикой), ядерные взаимодействия и их поля объясняются не только электромагнитными взаимодействиями между заряженными частицами. В целом такое положение понятно и объяснимо, так как каждое проникновение в природу вещей углубляет наши представления и требует создания новых адекватных физических моделей.
8 Теория относительности Эйнштейна
8.1 Постулаты Эйнштейна в сто
Все существующие и происходящее в мире реализует себя в пространстве и времени. Пространство и время объективны, абсолютны по своей сущности и относительны одновременно в своих проявлениях. Относительность как свойство выражается в зависимости существования материи от ее движения и от самой материи, а, кроме того, и от личной перспективы наблюдателя. Процессу эволюции живого сопутствовало освоение трех измерений пространства. Человек трехмерное пространство воспринимает заметно полнее всего живого, ибо оно вложено в мир его восприятий. Биологическое ощущение времени также относительно. Люди XX века ощущали бег времени на себе иначе, чем те, кто жил в предшествующих веках. Ощущение времени у ребенка другое, чем у молодого поколения и, тем более чем у старого. Однако это лишь психологобиологическое восприятие. На эти понятийные категории необходимо смотреть с позиции научного естествознания.
Рис. 8.1
А. Эйнштейн
Концепции абсолютности пространства и времени подчеркиваются уже тем, что нет возможности повлиять на свойства пространства и воздействовать на ход времени. Зададим вопрос следующим образом: влияет ли выбор системы отсчета, т. е. личная перспектива наблюдателя, на восприятие пространства и времени? Согласно Ньютону – нет. Однако такой вывод противоречит некоторым опытно наблюдаемым фактам. Дело в том, что мы живем (и ощущаем это) в мире макротел перемещающихся с достаточно малыми скоростями. Для таких объектов механический принцип относительности, установленный ещё Галилеем можно считать достоверным. Однако XIX век сделал достоянием человека электричество и электромагнитные явления, раскрыл природу света, были определены скоростные масштабы этих процессов. Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме составляет
. Как они вписываются в механический принцип относительности? Для того чтобы включить отмеченные явления в общий принцип относительности, необходимо было пойти на достаточно смелый шаг – отказаться от абсолютности пространства и времени. Это означает, что пространственно-временные интервалы тоже относительны. И это было сделано сначала в трудах Пуанкаре, а окончательно установлено в разработанной Эйнштейном теории относительности. Классический принцип относительности гласил:все механические явления во всех инерциальных системах отсчета протекают одинаково. Это подтверждается опытно наблюдаемыми фактами. Надо было сделать еще один шаг и сказать, что все физические явления во всех инерциальных системах отсчета протекают одинаково.Революционный шаг Эйнштейна заключается в том, что он классический принцип дальнодействия (action in distance – на расстоянии) заменяет принципом близкодействия, включающим в себя концепцию поля. Кроме того, он обобщил механический принцип относительности в общий принцип относительности, дополнив физическую теорию двумя новыми постулатами:
– все физические законы одинаковы во всех инерциальных системах;
- скорость света одинакова во всех инерциальных системах отсчета и является предельной скоростью движения.
В этом случае электромагнитные явления протекают одинаково во всех инерциальных системах, а, следовательно, уравнение электромагнитного поля должны быть инвариантны при переходе из одной системы отсчета к другой, но это приводит к относительности промежутков времени и пространственных масштабов.
studfiles.net
Теория относительности в картинках / Хабр
В своей статье я хотел бы рассказать о теории относительности. Эта теория не требуется в представлении. С самого своего создания она была окутана ореолом тайны, поскольку полностью подрывает наши привычные представления о пространстве и времени. Все мы в школе учили формулы теории относительности, но мало кто действительно понимал их. И это не удивительно, ведь человеку, чтобы по-настоящему понять какую-то теорию во всей её красоте, полноте и непротиворечивости, не достаточно знать формулы. Нужно иметь какой-то визуальный ориентир, нужна динамика, чтобы было что-то, что можно повертеть в руках. Я решил восполнить этот пробел и написал небольшую программку, в которой можно «повертеть в руках» пространство-время. Мы, как настоящие исследователи, с помощью небольших экспериментов попытаемся выяснить основные свойства этой загадочной материи. Под катом много картинок (и ни одной формулы). Сразу следует прояснить, что существует две теории относительности: — специальная теория относительности (СТО) рассматривает механику движения тел в пустом (не искривленном) пространстве-времени. — общая теория относительности (ОТО) изучает явления гравитации и искривление пространства-времени объектами, обладающими массой. Все описанное ниже относится к первой из них. Прежде, чем рассматривать пространство-время, давайте вспомним, что такое обычное евклидово пространство. И так, у нас имеется плоскость. В этой плоскости имеются некоторые геометрические фигуры: точки, отрезки. Так же у нас имеются две операции: параллельный перенос, и поворот. Давайте внимательно рассмотрим эти две операции.
Далее перейдем к рассмотрению так называемого пространства Минковского. В нем мы оставили параллельный перенос, но операцию поворота заменили на другую операцию. Как видите, при «повороте» каждая точка движется вдоль сереньких кривых. В результате все точки вытягиваются либо вдоль одной желтой прямой, либо вдоль другой. 
Так же у нас имеется некоторый движущийся объект — автомобиль. Мы видим, что автомобиль едет навстречу дереву.
Нарисуем еще один движущийся объект. В результате получаем картину:
Обратите внимание, что чем сильнее наклон, тем скорость объекта больше.
Так выглядит наша картина из неподвижной системы отсчета. А что мы увидим, если будем сидеть в автомобиле? Для этого нам нужно немножко «перекосить» нашу плоскость.
Все правильно. Автомобиль теперь неподвижен, а дерево и человек движутся нам навстречу.
Точно так же мы можем перейти в систему отсчета, связанную с человеком. Для этого нам нужно «перекосить» пространство-время в другую сторону. В целом процесс перехода от одной системы отсчета в другую выглядит следующим образом:
Такое преобразование называется «преобразованием Галилея». При этом каждая точка движется вдоль горизонтальной прямой. Это значит, что время одинаково во всех системах отсчета (время абсолютно).
Давайте теперь перейдем к бОльшим масштабам, «сжав» нашу ось X.
На самом деле, переход от одной системы отсчета в другую есть ни что иное, как «поворот» в пространстве Минковского, а преобразования Галилея — это всего лишь предельный случай для маленьких скоростей.
Мы видим, что точки теперь движутся не горизонтально. Т.е. время не является абсолютной величиной, а зависит от выбранной системы отсчета.
Отметки на отрезке показывают, как идет время внутри объекта. Мы видим, что время неподвижного наблюдателя движется быстрее, чем у подвижного (один час у движущегося наблюдателя наступает позже, чем у неподвижного).Но точно такую же картину видит и второй наблюдатель.
Вот так одна система отсчета переходит в другую
Получается странная ситуация — два наблюдателя смотрят друг на друга, и они друг другу кажутся «заторможенными».
Чтобы выяснить, кто же из них на самом деле «тормоз», второй наблюдатель разворачивает свой космический корабль и летит обратно.
Вместе они сверяют часы и выясняют, что у неподвижного наблюдателя прошло 5 единиц времени, а у подвижного — чуть больше 4. Т.е. наблюдатель, который «сделал крюк» в пространстве-времени потратил меньше своего внутреннего времени, чем неподвижный наблюдатель.
Но то же самое, только с точностью до наоборот, произошло бы, если бы первый наблюдатель полетел на встречу второму.
Перейдем в систему отсчета этого корабля. Далее от этого корабля отстыковался другой корабль.
Затем от второго корабля отстыковался третий.
и так далее.
Таким образом я пытался изобразить процесс ускорения. Очевидно, что каждый следующий корабль будет двигаться с большей скоростью, чем предыдущий. Давайте теперь вернемся к первому кораблю и посмотрим.
Напомню Вам, что наклон определяет скорость. Желтая линия, а точнее её наклон, показывает скорость света.
По картинке видно, что каждый следующий корабль приближается к скорости света, но не может превысить её. Так же видно, что внутреннее время с увеличением скорости все больше замедляется. Из этого мы делаем вывод, что ничто не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света.
Пусть теперь каждый корабль выпускает луч света. 
Мы видим, что свет в любой системе отсчета движется со скоростью света.
Если какое-то событие находится в красной области, то мы будем говорить, что событие находится в пределах светового конуса. Это означает, что свет из начала координат успевает долететь до нашей точки. Если событие находится в зеленой области, то мы говорим, что событие находится за пределами светового конуса, и свет из начала координат не успевает долететь до этого события. Рассмотрим следующий пример. Имеется три одновременных события
Давайте посмотрим, что произойдет, если мы будем менять систему отсчета.
Мы видим, что в другой системе отсчета события вовсе не являются одновременными. Теперь события не просто смещаются во времени, они еще меняют свой хронологический порядок. Событие, которое произошло раньше некоторого события, в другой системе отсчета может произойти позже. Но как такое может быть? Не является ли это нарушением причинно-следственных связей? Напомню, что если событие находится за пределами светового конуса, это значит, что свет не может долететь до этого события за отведенное время. А поскольку ничто (никакой объект или сигнал) не может двигаться быстрее скорости света, получается, что событие, произошедшее в точке А, никак не может повлиять на событие в точке Б.
То же самое справедливо и в обратную сторону. Событие в точке Б никак не может повлиять на событие в точке А.
Про такие события говорят, что они не связаны причинно-следственными связями. Получается, что событие, находящееся за пределом светового конуса относительно данного, не связано с ним причинно-следственными связями. Все космические объекты: солнечные системы, галактики — находятся на гигантских расстояниях друг от друга. И даже двигаясь со скоростью света, нам потребуется очень много времени, чтобы преодолеть эти расстояния. Например, ближайшая к нам звезда (альфа-Центавра) находится на расстоянии 4 световых года, а ближайшая галактика (Большое Магелланово Облако) — уже 160 тысяч световых лет. Если до альфа-Центавра мы еще можем слетать «туда и обратно», то слетать «туда и обратно» в соседнюю галактику уже не получится. Точнее, улететь-то мы сможем, а вот когда вернемся, на Земле пройдет уже 320 тысяч лет (напомню, что внутри объекта, движущегося со скоростью света, время практически стоит на месте). Что же делать? Писатели-фантасты в своих произведениях очень ловко обходят это ограничение. Чего-только они не напридумывали: сверхскоростные двигатели, гипер-пространства, мультиплексы, искривление пространства-времени, прыжки через червоточины, черные дыры и т.д. На самом деле, проблема гораздо глубже, чем может показаться. Заключается она в том, что за пределами светового конуса НЕ МОГУТ существовать причинно-следственные связи. Иначе мы неизбежно придем к противоречиям. Рассмотрим пример. Мы сидим на своей планете. В один прекрасный момент наши ученые изобретают «супер-телепортатор» способный телепортировать нас на любое расстояние за минимальное количество времени. Ну мы взяли и телепортировались в соседнюю галактику. Посидев в другой галактике, мы отправились на дальнейшее исследование космоса.
Если мы теперь перейдем в систему отсчета, связанную с нашим кораблем, то увидим следующее.
Мы видим, что наша исходная точка (планета Земля) сместилась в будущее. А поскольку законы природы во всех системах отсчета работают одинаково, то мы можем снова воспользоваться нашим «супер-телепортатором» и вернуться в собственное прошлое.
Получается, что движение со сверх-световой скоростью, эквивалентно перемещению во времени, а оно тянет за собой кучу парадоксов. Таким образом, проблема космических путешествий не в том, что мы не умеем искривлять пространство-время или строить сверх-световые двигатели, а в том, что даже теоретическая возможность таких перемещений подрывает все причинно-следственные связи.
habr.com
Общая Теория Относительности на пальцах™: sly2m
Одной из жемчужин научной мысли в тиаре знаний человечества с которой мы вошли в 21й век является Общая Теория Относительности (далее ОТО). Данная теория подтверждена бесчисленными опытами, скажу больше, нет ни одного эксперимента, где наши наблюдения хоть на чуть–чуть, хоть на кропалюшечку отличались бы от предсказаний Общей Теории Относительности. В пределах ее применимости, естественно.
Сегодня я хочу рассказать вам, что же это за зверь такой Общая Теория Относительности. Почему она такая сложная и почему на самом деле она такая простая. Как вы уже поняли, объяснение пойдет на пальцах™, посему прошу не судить слишком строго за весьма вольные трактовки и не вполне корректные аллегории. Я хочу, чтобы прочитав данное объяснение любой гуманитарий, без багажа знаний дифференциального исчисления и интегрирования по поверхности, смог уяснить себе основы ОТО. В конце концов исторически это одна из первых научных теорий, начинающих уходить вдаль от привычного повседневного человеческого опыта. С ньютоновской механикой все просто, на ее объяснение хватит и трех пальцев — вот сила, вот масса, вот ускорение. Вот яблоко на голову падает (все видели как яблоки падают?), вот ускорение его свободного падения, вот силы на него действующие.
С ОТО не все так просто — искривления пространства, гравитационные замедления времени, черные дыры — все это должно вызывать (и вызывает!) у неподготовленного человека массу смутных подозрений — а не по ушам ли ты мне ездишь, чувачок? Какие–такие искривления пространства? Кто их видел эти искривления, откуда они берутся, как подобное вообще можно себе представить?
Попробуем разобраться.
Как можно понять из названия Общей Теории Относительности, суть ее в том, что в общем–то все в мире относительно. Шутка. Хотя и не очень.
Скорость света это та величина, относительно которой относительны все остальные вещи в мире. Любые системы отсчета равноправны, куда бы они ни двигались, что бы они ни делали, даже крутились бы на месте, даже двигались бы с ускорением (что есть серьезный удар под дых Ньютону с Галилеем, которые думали, что только равномерно и прямолинейно двигающиеся системы отсчета могут быть относительными и равноправными, да и то, лишь в рамках элементарной механики) — все равно, всегда можно найти хитрый трюк (по–научному это называется преобразование координат), при помощи которого можно будет безболезненно переходить из одной системы отсчета в другую, практически ничего не теряя по пути.
Сделать такой вывод Эйнштейну помог постулат (напомню — логическое утверждение, принимаемое на веру без доказательств в силу своей очевидности) "о равенстве гравитации и ускорения". (внимание, здесь происходит сильное упрощение формулировок, но в общих чертах все верно — эквивалентность эффектов равноускоренного движения и гравитации находится в самом сердце ОТО).
Доказать сей постулат, или хотя бы мысленно его попробовать на вкус весьма просто. Пожалуйте в "лифт Эйнштейна".
Идея сего мысленного эксперимента в том, что если вас заперли в лифте без окон и дверей, то нет ни малейшего, совершенно ни единого способа узнать, в какой ситуации вы находитесь: или лифт продолжает стоять как и стоял на уровне первого этажа, и на вас (и все остальное содержимое лифта) действует обычная сила притяжения, т.е. сила гравитации Земли, или же всю планету Земля убрали у вас из–под ног, а лифт стал подниматься вверх, с ускорением равным ускорению свободного падения g=9.8м/с2.
Что бы вы ни делали, какие бы опыты ни ставили, какие бы измерения окружающих предметов и явлений ни производили — различить эти две ситуации невозможно, и в первом и во втором случае все процессы в лифте будут проходить совершенно одинаково.
Читатель со звездочкой(*) наверняка знает один хитрый выход из этого затруднения. Приливные силы. Если лифт очень (очень–очень) большой, километров 300 в поперечнике, теоретически можно отличить гравитацию от ускорения, измерив силу гравитации (или величину ускорения, мы же пока еще не знаем что есть что) в разных концах лифта. Такой огромный лифт будет чуть–чуть сжиматься приливными силами в поперечнике и чуть–чуть вытягиваться ими же в продольной плоскости. Но это уже пошли хитрости. Если лифт достаточно мал, никаких приливных сил вы обнаружить не сможете. Так что не будем о грустном.
Итого, в достаточно маленьком лифте можно считать, что гравитация и ускорение это одно и то же. Казалось бы мысль очевидная, и даже тривиальная. Чего тут такого нового или сложного, скажете вы, это же и ребенку должно быть понятно! Да, в принципе, ничего сложного. Вовсе не Эйнштейн это придумал, такие вещи были известны гораздо раньше.
Эйнштейн же решил выяснить как будет вести себя луч света в подобном лифте. А вот у этой мысли оказались очень далеко идущие последствия, о которых до 1907го года никто всерьез не задумывался. В смысле, задумывались, если честно, многие, но так глубоко заморочиться решился только один.
Представим себе, что мы посветили в нашем мысленном лифте Эйнштейна фонариком. Луч света вылетел из одной стенки лифта, из точки 0) и полетел параллельно полу в сторону противоположной стенки. Покуда лифт стоит на месте, логично предположить, что луч света ударится в противоположную стенку аккурат напротив начальной точки 0), т.е. прилетит в точку 1). Лучи света же по прямой линии распространяются, в школу все ходили, в школе все это учили и юный Альбертик тоже.
Несложно догадаться, что если лифт поехал вверх, то за время покуда луч летел по кабине, она успеет сместиться чуточку вверх.И если лифт будет двигаться с равномерным ускорением, то луч попадет на стенку в точке 2), то есть при взгляде со стороны будет казаться, что свет двигался как бы по параболе.
Ну, понято, что на самом деле никакой параболы нет. Луч как летел прямо, так и летит. Просто покуда он летел по своей прямой, лифт успел уехать чуточку наверх, вот нам и кажется, что луч по параболе двигался.
Все утрировано и преувеличенно, конечно. Эксперимент мысленный, от чего свет у нас летает медленно, а лифты ездят быстро. Тут пока все еще ничего особо крутого, это все тоже должно быть понятно любому школьнику. Подобный эксперимент можно провести у себя дома. Только нужно найти "очень медленные лучи" и годные, быстрые лифты.
Но Эйнштейн был реально гений. Сегодня многие его ругают, типа он вообще никто и ничто, сидел в своем патентном бюро, плел свои еврейские заговоры и тырил идеи у настоящих физиков. Большинство из заявляющих такое вообще не понимают кто такой Эйнштейн и что он сделал для науки и человечества.
Эйнштейн же сказал — раз "гравитация и ускорение эквивалентны" (еще раз повторю, он не совсем так сказал, я сознательно утрирую и упрощаю), значит в присутствии поля гравитации (например около планеты Земля) свет тоже полетит не по прямой, а по кривой. Гравитация искривит луч света.
Что само по себе было абсолютной ересью для того времени. Любой крестьянин должен знать, что фотоны — безмассовые частицы. Значит свет ничего "не весит". А потому на гравитацию свету должно быть пофиг, он не должен "притягиваться" Землей, как притягиваются камни, мячики и горы. Если кто помнит формулу Ньютона, гравитация обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами и прямо пропорциональна их массам. Если у луча света нет массы (а ее у света действительно нет), значит никакого притяжения быть не должно! Тут современники начали коситься на Эйнштейна с подозрением.
А он, зараза, еще дальше попер. Говорит — не будем ломать крестьянам голову. Поверим древним грекам (привет, древние греки!), пусть свет распространяется как и раньше строго по прямой. Давайте лучше предположим, что само пространство вокруг Земли (и любого тела обладающего массой) гнется. Причем не просто трехмерное пространство, а сразу четырехмерное пространство–время.
Т.е. свет как летел по прямой, так и летит. Только эта прямая теперь нарисована не на плоскости, а лежит на как–бы скомканном полотенце. Да еще и в 3D. А комкает это полотенце как раз близкое присутствие массы. Ну, точнее присутствие энергии–импульса, если быть абсолютно точным.
Все ему — "Альбертик, ты гонишь, завязывай–ка поскорее с опиумом! Потому что ЛСД все еще не изобрели, а на трезвую голову такое точно не выдумаешь! Какое гнутое пространство, что ты мелешь?"
А Эйнштейн такой — "Я вам еще покажу!"
Заперся в своей белой башне (в смысле в патентном бюро) и давай математику под идейки подгонять. 10 лет подгонял, пока не родил вот это:
Точнее это квинтэссенция того, что он родил. В более развернутом варианте там 10 независимых формул, а в полном — две страницы математических символов мелким шрифтом.
Если вы решили взять настоящий курс Общей Теории Относительности, здесь вводная часть заканчивается и далее должны последовать два семестра изучения сурового матана. А чтобы подготовиться к изучению этого матана, нужны еще как минимум три года высшей математики, учитывая, что вы закончили среднюю школу и уже знакомы с дифференциальным и интегральным исчислением.
Положа руку на сердце, матан там не столько сложный, сколько нудный. Тензорное исчисление в псевдоримановом пространстве не сильно замороченная тема для восприятия. Это вам не квантовая хромодинамика, или, упаси Бог, не теория струн. Тут все четко, все логично. Вот вам пространство Римана, вот вам многообразие без разрывов и складок, вот метрический тензор, вот невырожденная матрица, сиди себе формулы выписывай, да индексы балансируй, следя чтобы ковариантные и контравариантные представления векторов с обеих сторон уравнения соответствовали друг другу. Это не сложно. Это долго и нудно.
Но не будем забираться в такие дали и вернемся к нашим пальцам™. По–нашему, по–простецки формула Эйнштейна означает примерно следующее. Слева от знака "равно" в формуле стоят тензор Эйнштейна плюс ковариантный метрический тензор и космологическая постоянная (Λ). Эта лямбда есть по сути своей темная энергия, которую мы сегодня до сих пор нифига не знаем, но любим и уважаем. А Эйнштейн об этом еще даже и не догадывается. Тут своя интересная история, достойная целого отдельного поста.
В двух словах, все, что стоит слева от знака "равно" показывает, как изменяется геометрия пространства, т.е. как оно гнется и скручивается под действием силы гравитации.
А справа, кроме обычных постоянных вроде π, скорости света c и гравитационной постоянной G находится буковка Т — тензор энергии–импульса. В ламмерских терминах можно считать, что это конфигурация того, как распределена в пространстве масса (точнее энергия, ибо что масса, что энергия, все равно эмце квадрат) для того, чтобы создавать гравитацию и гнуть ею пространство, дабы соответствовать левой части уравнения.
Вот, в принципе, и вся Общая Теория Относительности на пальцах™.
sly2m.livejournal.com
История возникновения понятия «языковая картина мира», его развитие
Понятие картины мира относится к числу фундаментальных понятий, выражающих специфику человека и его бытия, его взаимоотношения с миром, важнейшее условие его существования в мире. Картина мира (КМ) способствует тесной связи, единству знания и поведения людей в обществе, является универсальным посредником между разными сферами человеческой культуры и выступает средством интеграции людей в обществе.
Человеческие контакты с миром многообразны, в связи с этим возникают, соответственно, и различные картины мира: научная, философская, религиозная, художественная, физическая, астрономическая, биологическая и др., по-особому членящие мир и охватывающие его лишь в определенных специфических аспектах.
Термин «картина мира» появился в начале XX века в работах Г. Герцена по физике (1914 г.) применительно к физической картине мира. Мысль о том, что создание картины мира является необходимым моментом для жизнедеятельности человека, развивал А. Эйнштейн: «Человек стремится каким-то адекватным способом создать в себе простую и ясную картины мира для того, чтобы в известной степени попытаться заменить этот мир созданный таким образом картиной. Этим занимается художник, поэт, теоретизирующий философ и естествоиспытатель, каждый по-своему. На эту картину мира и ее оформление человек переносит центр тяжести, чтобы в ней обрести покой и уверенность, которые он не может найти в слишком тесном головокружительном круговороте собственной жизни» [5, http://www.smysly.ru/pages/507/].
В 1950-е годы возникает научное направление, ставящее своей непосредственной целью изучение картины мира, из которого развилась впоследствии когнитивная антропология. Новый подход был предложен Робертом Редфилдом, основателем научной концепции картины мира. По определению Редфилда, картина мира – это видение мироздания, характерное для того или иного народа, это представление членов общества о самих себе и о своих действиях, своей активности в мире [3, http://www.rfbr.ru/?article_id=4885&doc_id=4419].
В современной лингвистике под картиной мира понимается целостный образ мира, являющийся результатом всей духовной жизни человека, в формировании которой принимают участие все стороны его психической деятельности. Это особый вид мироощущения, образное, чувственное представление о явлениях природы и общественной жизни. Именно в ней закреплена самая древняя форма общественного сознания.
Следует отметить, что функции картины мира обусловлены природой мировосприятия, во многом потому, что сама картина мира является его составляющей. Картина мира – это процесс и результат восприятия действительности, а значит, она выполняет интерпретационную функцию. Картина мира регулирует жизнь человека, способствует, тому, что человек яснее представляет, осознает свое место в жизни, и таким образом, картина мира выполняет регулятивную функцию.
Вопрос о картине мира и по сей день в науке остается открытым, многое является неопределенным. Ученые предлагают как различные интерпретации, определения картины мира, так и всевозможные классификации «миров».
Языковая форма существования картины мира позволяет выделить ее особую разновидность – языковую картину мира (ЯКМ). Положение о том, что язык – это не только средство общения, но и необходимое условие осуществления процесса мышления было сформулировано в трудах крупнейшего лингвиста – теоретика XIX века Вильгельма фон Гумбольда. Он писал, что представления человека о мире зависят от того языка, которым он пользуется. У каждого языка есть своя внутренняя форма; языки отличаются друг от друга не только звуковыми, материальными оболочками смыслов, но и самим способом восприятия мира [6, с.9]. «Язык есть не продукт деятельности, а деятельность» [2, с.70]. Исходя из его идей, весь национальный язык можно понимать как целостную языковую картину мира.
В 30-х гг. XX века идея В.фон Гумбольда получила свое дальнейшее распространение в гипотезе лингвистической относительности Сепира – Уорфа. В своей статье «Статус лингвистики как науки» Э.Сепир дал первую формулировку названной гипотезы: «Мы видим, слышим и вообще воспринимаем мир так, а не иначе, главным образом благодаря тому, что наш выбор при его интерпретации предопределяется языковыми привычками общества» [4, с.117]. То есть язык определяет мышление и способ познания реальности. Сам термин «языковая картина мира» (sprachliches Weltbild) был введен немецким языковедом XX века Лео Вайсгербером. Он продолжил идеи В.фон Гумбольда, основывающейся на «энергейтическом» взгляде на ЯКМ, сущность которого состоит в обнаружении в ней не простого слепка с действительности, а действенной силы, которая, с одной стороны, воздействует на познание ее носителей, а с другой, на их практическую деятельность. Е.С. Яковлева акцентирует внимание на определенных трудностях англичан и французов в употреблении русских глаголов идти и ехать, так как в их родном языке идея транспортного средства в подобных случаях никак не выражается. Также она приводит пример из книги В.Г. Гака: «С другой стороны, в русском языке употребляют один и тот же глагол в сочетаниях пароход плывет, человек плывет, бревно плывет, хотя сами по себе эти действия различны и во французском языке обозначаются разными глаголами: naviguer, nager, flotter… Семантические расхождения такого рода вызваны тем, что люди, пользуясь разными языками, по-разному членят объективный мир: каждый язык имеет свою "картину мира" [8, http://www.nspu.net/fileadmin/library/books/2/web/xrest/article/leksika/aspekts/yak_art01.htm].
Авторы гипотезы лингвистической относительности очень преувеличивали руководящую роль языка в познании, но рациональное зерно состоит в том, что язык действительно оказывает влияние на познавательную деятельность его носителей. Но наряду с языковым путем познания мира существует и другой – неязыковой.
В отечественной лингвистике идеи В. фон Гумбольда нашли свое отражение в труде русского ученого А.А. Потебни «Мысль и язык», посвященной проблемам взаимоотношения человеческого мышления и языка. Л.В. Щерба писал о зависимости реальности от языка: «Каждый язык представляет нам мир внешний, воспринимаемый мир в своем особом виде… В каждом языке мир представлен по-разному, понимается по-разному. Мы смешиваем вещи и слова – вещи воспринимаем так, как они даны в словах….Язык – наш благодетель, но он и наш враг, потому что он ведет нас к неправильным понятиям» [7, с.53-54].
Понятие «языковая картина мира» соотносится не только с понятием «картина мира», но и с понятием «концептуальная картина мира». Язык играет активную роль в процессе концептуализации действительности, следовательно, языковая картина мира вербализирует концептуальную картину мира, то есть к миру, окружающему человека.
В связи с тем, что посредством единиц естественного языка выражается наивное видение мира, часто исследователи определяют ЯКМ как наивную картину мира, так как она отображает бытийное представление о мире. В этом плане ЯКМ противопоставляется научной КМ, которая отражает мир в новом аспекте той или иной науки и представляет собой достаточно четко дефинируемую понятийную систему, обнаруживаемую специальным терминологическим языком. При этом отраженные в языке наивные представления отнюдь не примитивны: во многих случаях они не менее сложны и интересны, чем научные.
Большой вклад в развитие современных представлений о языковой картине мира внес академик Ю. Д. Апресян. Он отмечает, что работа ведется в двух направлениях:
1. Исследуются отдельные концепты, характерные для данного языка. Например, типично русские концепты, душа, судьба, тоска и др.
2. Ведется поиск и реконструкция присущего языку цельного донаучного взгляда на мир.
Реконструкция языковой картины мира составляет одну из важнейших задач современной лингвистической семантики.
Далее автор констатирует:
1. Каждый естественный язык отражает определенный способ восприятия и организации (= концептуализации) мира. Выражаемые в нем значения складываются в некую единую систему взглядов, своего рода коллективную философию, которая навязывается в качестве обязательной всем носителям языка…
2. Свойственный языку способ концептуализации действительности (взгляд на мир) отчасти универсален, отчасти национально специфичен, так что носители языков могут видеть мир немного по-разному, через призму своих языков.
3. С другой стороны, он «наивен» в том смысле, что во многих существующих деталях отличается от научной картины мира. При этом наивные представления отнюдь не примитивны. Во многих случаях они не менее сложны и интересны, чем научны. Таковы, например, наивные представления о внутреннем мире человека… [1, с.38-39].
Таким образом, языковая картина мира – это исторически сложившаяся в обыденном сознании данного языкового коллектива и отраженная в языке совокупность представлений о мире, определенный способ концептуализации действительности. Раскрыть характер народа, значит, выявить его наиболее значимые социально-психологические черты, которые исторически вырабатывались у нации под воздействием условий проживания, образа жизни, социально-экономического строя и др. Национальный образ жизни народа формируется природными условиями, окружающим миром, которые в свою очередь, определяют род труда, обычаи и традиции.
Языковая картина мира – это системное целостное отображение действительности с помощью различных языковых средств. Язык играет непосредственную роль в функционировании и развитии языковой картины мира. Сам язык выражает и эксплицирует другие картины мира человека, которые через посредство специальной лексики, входят в язык, привнося в него черты человека, его культуры.
Существуют исследования славянской языковой картины мира (В.Н. Торопов, Вяс. Вас. Иванов), отражение языковой картины мира в русском словообразовании (Е.А. Земская), своеобразие языка в зеркале метафоры (Н.Д. Арутюнова, В.Н.Телия), исследования А. Вежбицкой, В.Г. Гака, Е.С. Яковлевой и др. Под руководством Ю.Д. Апресяна создан «Новый словарь русского языка», в котором каждая словарная статья представляет описание части языковой картины мира
Особое направление в изучении языковой картины мира – это восстановление ее фрагментов в мертвом языке ли праязыке (труды Э. Бенвениста, О.Н. Трубачева, Вяч. Вас. Иванова).
Проблема изучения языковой картины мира продолжает оставаться актуальной и в настоящее время.
Литература
1. Апресян Ю.Д. Образ человека по данным языка: попытка системного описания // Вопросы языкознания. - 1995. - № 1. – с.37 – 67.
2. Гумбольдт В. Избранные труды по языкознанию / В. Гумбольдт. – М.: Прогресс, 1984. – 398 с.
3. Культурология. Формальные методы в исследованиях механизмов культуры и культурной политики. http://www.rfbr.ru/?article_id=4885&doc_id=4419
4. Сепир Э.Избранные труды по языкознанию и культурологии.- М.: издательская группа «Прогресс», 1993. – 656 с.
5. Смысл познания с точки зрения науки. http://www.smysly.ru/pages/507/
6. Урысон Е.В. Проблемы исследования языковой картины мира в семантике /Рос. академия наук. Ин-т русского языка им. В.В. Виноградова. – М.: Языки славянской культуры, 2003. – 224 с.
7. Щерба Л.В. Избранные работы по русскому языку // Л.В. Щерба.– М.: Аспкт Пресс, 2007. – 259 с.
8. Яковлева Е.С. К описанию русской языковой картины мира. http://www.nspu.net/fileadmin/library/books/2/web/xrest/article/leksika/aspekts/yak_art01.htm
moluch.ru
Теория относительности в картинках
В своей статье я хотел бы рассказать о теории относительности. Эта теория не требуется в представлении. С самого своего создания она была окутана ореолом тайны, поскольку полностью подрывает наши привычные представления о пространстве и времени. Все мы в школе учили формулы теории относительности, но мало кто действительно понимал их. И это не удивительно, ведь человеку, чтобы по-настоящему понять какую-то теорию во всей её красоте, полноте и непротиворечивости, не достаточно знать формулы. Нужно иметь какой-то визуальный ориентир, нужна динамика, чтобы было что-то, что можно повертеть в руках. Я решил восполнить этот пробел и написал небольшую программку, в которой можно «повертеть в руках» пространство-время. Мы, как настоящие исследователи, с помощью небольших экспериментов попытаемся выяснить основные свойства этой загадочной материи.Под катом много картинок (и ни одной формулы).Сразу следует прояснить, что существует две теории относительности:— специальная теория относительности (СТО) рассматривает механику движения тел в пустом (не искривленном) пространстве-времени.— общая теория относительности (ОТО) изучает явления гравитации и искривление пространства-времени объектами, обладающими массой.Все описанное ниже относится к первой из них.
Евклидово пространство и пространство Минковского
Прежде, чем рассматривать пространство-время, давайте вспомним, что такое обычное евклидово пространство.И так, у нас имеется плоскость. В этой плоскости имеются некоторые геометрические фигуры: точки, отрезки. Так же у нас имеются две операции: параллельный перенос, и поворот. Давайте внимательно рассмотрим эти две операции.
Далее перейдем к рассмотрению так называемого пространства Минковского. В нем мы оставили параллельный перенос, но операцию поворота заменили на другую операцию. Как видите, при «повороте» каждая точка движется вдоль сереньких кривых. В результате все точки вытягиваются либо вдоль одной желтой прямой, либо вдоль другой. 
При таком «повороте» отрезки сохраняют свою форму и переходят в отрезки.Собственно, это и есть пространство-время. Давайте, будем считать, что горизонтальная ось — это пространство, а вертикальная — время. Будем считать, что время идет снизу вверх. Точка в пространстве-времени — это некоторое событие, которое произошло в некотором месте в некоторое время. А отрезок — это некоторый процесс. Например, если объект движется, то будем обозначать его движение отрезком.Чтобы Вы немного сориентировались, поставим первый эксперимент.
Эксперимент 1. Ньютоновская механика.
Первым делом будем рассматривать объекты движущиеся с небольшими скоростями (много меньше скорости света).Допустим, имеется некоторый неподвижный объект, например дерево. Нарисуем его с помощью вертикального отрезка.
Так же у нас имеется некоторый движущийся объект — автомобиль. Мы видим, что автомобиль едет навстречу дереву.
Нарисуем еще один движущийся объект. В результате получаем картину:
Обратите внимание, что чем сильнее наклон, тем скорость объекта больше.
Так выглядит наша картина из неподвижной системы отсчета. А что мы увидим, если будем сидеть в автомобиле? Для этого нам нужно немножко «перекосить» нашу плоскость.
Все правильно. Автомобиль теперь неподвижен, а дерево и человек движутся нам навстречу.
Точно так же мы можем перейти в систему отсчета, связанную с человеком. Для этого нам нужно «перекосить» пространство-время в другую сторону. В целом процесс перехода от одной системы отсчета в другую выглядит следующим образом:
Такое преобразование называется «преобразованием Галилея». При этом каждая точка движется вдоль горизонтальной прямой. Это значит, что время одинаково во всех системах отсчета (время абсолютно).
Давайте теперь перейдем к бОльшим масштабам, «сжав» нашу ось X.
На самом деле, переход от одной системы отсчета в другую есть ни что иное, как «поворот» в пространстве Минковского, а преобразования Галилея — это всего лишь предельный случай для маленьких скоростей.Мы видим, что точки теперь движутся не горизонтально. Т.е. время не является абсолютной величиной, а зависит от выбранной системы отсчета.
Эксперимент 2. Замедление времени.
Допустим имеются два наблюдателя, один неподвижный, другой летит на своем космическом корабле от него с некоторой скоростью. 
Отметки на отрезке показывают, как идет время внутри объекта. Мы видим, что время неподвижного наблюдателя движется быстрее, чем у подвижного (один час у движущегося наблюдателя наступает позже, чем у неподвижного).
Но точно такую же картину видит и второй наблюдатель.
Вот так одна система отсчета переходит в другую
Получается странная ситуация — два наблюдателя смотрят друг на друга, и они друг другу кажутся «заторможенными».
Чтобы выяснить, кто же из них на самом деле «тормоз», второй наблюдатель разворачивает свой космический корабль и летит обратно.
Вместе они сверяют часы и выясняют, что у неподвижного наблюдателя прошло 5 единиц времени, а у подвижного — чуть больше 4. Т.е. наблюдатель, который «сделал крюк» в пространстве-времени потратил меньше своего внутреннего времени, чем неподвижный наблюдатель.Но то же самое, только с точностью до наоборот, произошло бы, если бы первый наблюдатель полетел на встречу второму.
Вывод: у неподвижного наблюдателя время всегда идет быстрее, чем у движущегося.
Эксперимент 3. Скорость света.
Допустим, у нас имеется неподвижная космическая станция. От неё отстыковался некоторый корабль.
Перейдем в систему отсчета этого корабля. Далее от этого корабля отстыковался другой корабль.
Затем от второго корабля отстыковался третий.
и так далее.
Таким образом я пытался изобразить процесс ускорения. Очевидно, что каждый следующий корабль будет двигаться с большей скоростью, чем предыдущий. Давайте теперь вернемся к первому кораблю и посмотрим.
Напомню Вам, что наклон определяет скорость. Желтая линия, а точнее её наклон, показывает скорость света.По картинке видно, что каждый следующий корабль приближается к скорости света, но не может превысить её. Так же видно, что внутреннее время с увеличением скорости все больше замедляется. Из этого мы делаем вывод, что ничто не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света.
Пусть теперь каждый корабль выпускает луч света. 
Мы видим, что свет в любой системе отсчета движется со скоростью света.
Эксперимент 4. Световой конус.
Две желтые линии очерчивают фигуру, называемую «световой конус». Световой конус разделяет пространство-время на две области, которые я отметил красным и зеленым цветами.
Если какое-то событие находится в красной области, то мы будем говорить, что событие находится в пределах светового конуса. Это означает, что свет из начала координат успевает долететь до нашей точки.Если событие находится в зеленой области, то мы говорим, что событие находится за пределами светового конуса, и свет из начала координат не успевает долететь до этого события.Рассмотрим следующий пример. Имеется три одновременных события
Давайте посмотрим, что произойдет, если мы будем менять систему отсчета.
Мы видим, что в другой системе отсчета события вовсе не являются одновременными. Теперь события не просто смещаются во времени, они еще меняют свой хронологический порядок. Событие, которое произошло раньше некоторого события, в другой системе отсчета может произойти позже. Но как такое может быть? Не является ли это нарушением причинно-следственных связей?Напомню, что если событие находится за пределами светового конуса, это значит, что свет не может долететь до этого события за отведенное время. А поскольку ничто (никакой объект или сигнал) не может двигаться быстрее скорости света, получается, что событие, произошедшее в точке А, никак не может повлиять на событие в точке Б.
То же самое справедливо и в обратную сторону. Событие в точке Б никак не может повлиять на событие в точке А.
Про такие события говорят, что они не связаны причинно следственными связями. Получается, что собитие находящееся за пределом светового конуса относительно данного, не связано с ним причинно следственными связями.
Эксперимент 5. Движение со сверх-световой скоростью.
Все космические объекты: солнечные системы, галактики — находятся на гигантских расстояниях друг от друга. И даже двигаясь со скоростью света, нам потребуется очень много времени, чтобы преодолеть эти расстояния. Например, ближайшая к нам звезда (альфа-Центавра) находится на расстоянии 4 световых года, а ближайшая галактика (Большое Магелланово Облако) — уже 160 тысяч световых лет. Если до альфа-Центавра мы еще можем слетать «туда и обратно», то слетать «туда и обратно» в соседнюю галактику уже не получится. Точнее, улететь-то мы сможем, а вот когда вернемся, на Земле пройдет уже 320 тысяч лет (напомню, что внутри объекта, движущегося со скоростью света, время практически стоит на месте). Что же делать?Писатели-фантасты в своих произведениях очень ловко обходят это ограничение. Чего-только они не напридумывали: сверхскоростные двигатели, гипер-пространства, мультиплексы, искривление пространства-времени, прыжки через червоточины, черные дыры и т.д. На самом деле, проблема гораздо глубже, чем может показаться. Заключается она в том, что за пределами светового конуса НЕ МОГУТ существовать причинно-следственные связей. Иначе мы неизбежно придем к противоречиям.
Рассмотрим пример. Мы сидим на своей планете. В один прекрасный момент наши ученые изобретают «супер-телепортатор» способный телепортировать нас на любое расстояние за минимальное количество времени. Ну мы взяли и телепортировались в соседнюю галактику. Посидев в другой галактике, мы отправились на дальнейшее исследование космоса.
Если мы теперь перейдем в систему отсчета, связанную с нашим кораблем, то увидим следующее.
Мы видим, что наша исходная точка (планета Земля) сместилась в будущее. А поскольку законы природы во всех системах отсчета работают одинаково, то мы можем снова воспользоваться нашим «супер-телепортатором» и вернуться в собственное прошлое.
Получается, что движение со сверх-световой скоростью, эквивалентно перемещению во времени, а оно тянет за собой кучу парадоксов. Таким образом, проблема космических путешествий не в том, что мы не умеем искривлять пространство-время или строить сверх-световые двигатели, а в том, что даже теоретическая возможность таких перемещений подрывает все причинно-следственные связи.
Заключение
На этом в общем-то и все. Самое основное, кажется, рассказал. Надеюсь, было понятно. При написании статьи была использована программка.
Автор: Tazman
Источник
www.pvsm.ru
