Home » Articole » RO » Societate » Filozofie » Filozofia științei » Spațiul absolut și timpul absolut în concepția newtoniană

Spațiul absolut și timpul absolut în concepția newtoniană

O versiune a conceptului de spațiu absolut (în sensul unui cadru preferat) poate fi văzută în fizica aristotelică.[1] Robert S. Westman scrie că o „urmă” de spațiu absolut poate fi observată în De revolutionibus orbium coelestium a lui Copernic, unde Copernic folosește conceptul unei sfere imobile de stele.[2]

Introduse inițial de Sir Isaac Newton în Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, conceptele de timp și spațiu absolut au oferit o bază teoretică care a facilitat mecanica newtoniană.[3] Potrivit lui Newton, timpul absolut și respectiv spațiul sunt aspecte independente ale realității obiective:[4]

”Timpul absolut, adevărat și matematic, de la sine și din propria sa natură curge în mod egal, fără a ține cont de nimic din exterior, și cu un alt nume se numește durată: timpul relativ, aparent și comun, este o măsură sensibilă și externă (exactă sau inegală) a duratei prin intermediul mișcării, care este folosit în mod obișnuit în locul timpului adevărat…”

Potrivit lui Newton, timpul absolut există independent de orice perceptor și progresează într-un ritm constant în tot universul. Spre deosebire de timpul relativ, Newton credea că timpul absolut este imperceptibil și poate fi înțeles doar matematic. Potrivit lui Newton, oamenii sunt capabili să perceapă doar timpul relativ, care este o măsurare a obiectelor perceptibile în mișcare (cum ar fi Luna sau Soarele). Din aceste mișcări deducem trecerea timpului.

”Spațiul absolut, în propria sa natură, fără a ține cont de nimic din exterior, rămâne întotdeauna asemănător și imobil. Spațiul relativ este o dimensiune sau măsură mobilă a spațiilor absolute; pe care simțurile noastre o determină prin poziția sa față de corpuri: și care este luată vulgar drept spațiu imobil… Mișcarea absolută este translația unui corp dintr-un loc absolut în altul: iar mișcarea relativă, translația dintr-un loc relativ în altul… .”
– Isaac Newton

Aceste noțiuni implică faptul că spațiul și timpul absolut nu depind de evenimente fizice, ci reprezintă un fundal sau un cadru de scenă în care apar fenomene fizice. Astfel, fiecare obiect are o stare absolută de mișcare în raport cu spațiul absolut, astfel încât un obiect trebuie să fie fie într-o stare de repaus absolut, fie să se deplaseze cu o viteză absolută.[5] Pentru a-și susține părerile, Newton a oferit câteva exemple empirice: conform lui Newton, se poate deduce că o sferă rotativă solitară se rotește în jurul axei sale în raport cu spațiul absolut, observând bombarea ecuatorului său, iar o pereche de sfere solitare legată de o frânghie se poate deduce că se află în rotație absolută în jurul centrului lor de greutate (baricentrul) observând tensiunea din frânghie.

Vederi diferite

Două sfere care orbitează în jurul unei axe.
Credit: Brews ohare / CheChe, licența CC BY-SA 4.0

(Două sfere care orbitează în jurul unei axe. Sferele sunt suficient de îndepărtate pentru ca efectele lor una asupra celeilalte să fie ignorate și sunt ținute împreună de o frânghie. Dacă frânghia este sub tensiune, aceasta se datorează faptului că corpurile se rotesc în raport cu spațiul absolut conform lui Newton, sau pentru că se rotesc în raport cu universul însuși conform lui Mach, sau pentru că se rotesc în raport cu geodezicele locale conform relativității generale.)

Din punct de vedere istoric, au existat opinii diferite asupra conceptului de spațiu și timp absolut. Gottfried Leibniz era de părere că spațiul nu are sens decât ca locație relativă a corpurilor, iar timpul nu are sens decât ca mișcare relativă a corpurilor.[6] George Berkeley a sugerat că, în lipsa oricărui punct de referință, o sferă dintr-un univers altfel gol nu ar putea fi concepută să se rotească, iar o pereche de sfere ar putea fi concepută să se rotească una față de alta, dar nu să se rotească în jurul centrului lor de greutate, [7] un exemplu ridicat mai târziu de Albert Einstein în dezvoltarea relativității generale.

O formă mai recentă a acestor obiecții a fost făcută de Ernst Mach. Principiul lui Mach propune că mecanica se referă în întregime la mișcarea relativă a corpurilor și, în special, masa este o expresie a unei astfel de mișcări relative. Deci, de exemplu, o singură particulă dintr-un univers fără alte corpuri ar avea masa zero. Potrivit lui Mach, exemplele lui Newton ilustrează pur și simplu rotația relativă a sferelor și cea mai mare parte a universului.[8]

”Atunci când, în consecință, spunem că un corp își păstrează neschimbate direcția și viteza în spațiu, afirmația noastră este nimic mai mult sau mai puțin decât o referire prescurtată la întregul univers.”
—Ernst Mach; citat de Ciufolini și Wheeler: Gravitation and Inertia, p. 387

Aceste opinii care se opun spațiului și timpului absolut pot fi văzute dintr-o poziție modernă ca o încercare de a introduce definiții operaționale pentru spațiu și timp, o perspectivă explicită în teoria relativității speciale.

Chiar și în contextul mecanicii newtoniene, viziunea modernă este că spațiul absolut este inutil. În schimb, noțiunea de cadru inerțial de referință a avut prioritate, adică un set preferat de cadre de referință care se mișcă uniform unul față de celălalt. Legile fizicii se transformă de la un cadru inerțial la altul conform relativității galileene, ducând la următoarele obiecții la spațiul absolut, așa cum a subliniat Milutin Blagojević:[9]

  • Existența spațiului absolut contrazice logica internă a mecanicii clasice, deoarece, conform principiului relativității galileiane, niciunul dintre cadrele inerțiale nu poate fi evidențiat.
  • Spațiul absolut nu explică forțele inerțiale, deoarece acestea sunt legate de accelerație în raport cu oricare dintre cadrele inerțiale.
  • Spațiul absolut acționează asupra obiectelor fizice prin inducerea rezistenței acestora la accelerare, dar nu poate fi acționat asupra acestuia.

Newton însuși a recunoscut rolul cadrelor inerțiale.[10]

”Mișcările corpurilor incluse într-un spațiu dat sunt aceleași între ele, indiferent dacă acel spațiu este în repaus sau se mișcă uniform înainte în linie dreaptă.”

Ca aspect practic, cadrele inerțiale sunt adesea luate ca niște cadre care se mișcă uniform în raport cu stelele fixe.[11]

Definiții matematice

Spațiul, așa cum este înțeles în mecanica newtoniană, este tridimensional și euclidian, cu o orientare fixă. Se notează E3. Dacă un punct O din E3 este fix și definit ca origine, poziția oricărui punct P din E3 este determinată în mod unic de vectorul său cu rază r = OP (originea acestui vector coincide cu punctul O și capătul său coincide cu punctul P). Spațiul vectorial liniar tridimensional R3 este un set al tuturor vectorilor cu rază. Spațiul R3 este dotat cu un produs scalar ‹ , ›.

Timpul este un scalar care este același în tot spațiul E3 și este notat cu t. Mulțimea ordonată { t } se numește axă a timpului.

Mișcarea (și calea sau traiectoria) este o funcție r : Δ → R3 care mapează un punct din intervalul Δ de la axa timpului la o poziție (vector rază) în R3.

Cele patru concepte de mai sus sunt obiectele „cunoscute” menționate de Isaac Newton în Principia:

”Nu definesc timpul, spațiul, locul și mișcarea, ca fiind bine cunoscute tuturor.”[12]

Referințe

  1. Absolute and Relational Theories of Space and Motion
  2. Robert S. Westman, The Copernican Achievement, University of California Press, 1975, p. 45.
  3. Knudsen, Jens M.; Hjorth, Poul (2012). Elements of Newtonian Mechanics (illustrated ed.). Springer Science & Business Media. p. 30. ISBN 978-3-642-97599-8.
  4. In Philosophiae Naturalis Principia Mathematica See the Principia on line at Andrew Motte Translation
  5. Space and Time: Inertial Frames (Stanford Encyclopedia of Philosophy)
  6. Ferraro, Rafael (2007), Einstein’s Space-Time: An Introduction to Special and General Relativity, Springer Science & Business Media, Bibcode:2007esti.book…..F, ISBN 9780387699462
  7. Paul Davies; John Gribbin (2007). The Matter Myth: Dramatic Discoveries that Challenge Our Understanding of Physical Reality. Simon & Schuster. p. 70. ISBN 978-0-7432-9091-3.
  8. Ernst Mach; as quoted by Ignazio Ciufolini; John Archibald Wheeler (1995). Gravitation and Inertia. Princeton University Press. pp. 386–387. ISBN 978-0-691-03323-5.
  9. Milutin Blagojević (2002). Gravitation and Gauge Symmetries. CRC Press. p. 5. ISBN 978-0-7503-0767-3.
  10. Isaac Newton: Principia, Corollary V, p. 88 in Andrew Motte translation. See the Principia on line at Andrew Motte Translation
  11. C Møller (1976). The Theory of Relativity (Second ed.). Oxford UK: Oxford University Press. p. 1. ISBN 978-0-19-560539-6. OCLC 220221617.
  12. Newton 1687 Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, Londini, Jussu Societatis Regiae ac Typis J. Streater, or The Mathematical Principles of Natural Philosophy, London, Traducere în engleză de Andrew Motte 1700s. Dintr-o parte a Scholium, retipărită la pagina 737 din On the Shoulders of Giants: The Great Works of Physics and Astronomy (lucrări de Copernic, Kepler, Galileo, Newton și Einstein). Stephen Hawking, ed. 2002 ISBN 0-7624-1348-4

(Include texte traduse și adaptate din Wikipedia de Nicolae Sfetcu)

Isaac Newton despre acțiunea la distanță în gravitație - Cu sau fără Dumnezeu?
Isaac Newton despre acțiunea la distanță în gravitație – Cu sau fără Dumnezeu?

Autor: Nicolae Sfetcu Colecția ESEURI Interpretarea textelor lui Isaac Newton a suscitat numeroase controverse, până în zilele noastre. Una din cele mai aprinse dezbateri este legată de acțiunea între două corpuri aflate la distanță unul de celălalt (atracția gravitațională), și … Citeşte mai mult

Nu a fost votat 0.00 lei10.59 lei Selectează opțiunile
Căldura - Termodinamica fenomenologică
Căldura – Termodinamica fenomenologică

Despre căldură, temperatură, și modalități de măsurare, și aplicații practice în inginerie. Un punct de vedere contemporan privind energia, termodinamica și legile ei, cu detalierea celor mai importante principii care o guvernează. Un capitol special este dedicat schimbărilor climatice și … Citeşte mai mult

Nu a fost votat 19.20 lei Selectează opțiunile
Buclele cauzale în călătoria în timp
Buclele cauzale în călătoria în timp

Despre posibilitatea călătoriei în timp pe baza mai multor lucrări de specialitate, printre care cele ale lui Nicholas J.J. Smith (“Time Travel”, The Stanford Encyclopedia of Philosophy”), William Grey (”Troubles with Time Travel”), Ulrich Meyer (”Explaining causal loops”), Simon Keller … Citeşte mai mult

Nu a fost votat 0.00 lei10.35 lei Selectează opțiunile

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.