Проект "Время - величина постоянная?"учащихся 4 класса
проект (4 класс) на тему

Проблема : мы заметили, что иногда время пролетает

 незаметно ( при общении с интересными людьми, занятии

любимым делом), а иногда тянется ( в ожидании чего- либо).

Гипотеза: возможно, время не является величиной

 постоянной, и его течение меняется от каких-то причин.

Цель исследования: выяснить, для чего существует

 понятие «время» и является ли оно постоянным и неизменным.

• Что такое время?
• Как его измерить?
• Выяснить, какое время является самым точным
• Что такое «прошлое», «настоящее», и «будущее»
• Для чего человеку время?

Слайд 5

В Специальной Теории Относительности Эйнштейна утверждается фундаментальная связь между пространством и временем. Материальная Вселенная, как известно, имеет три пространственных измерения: вверх-вниз, направо-налево и вперед-назад. К нему добавляется еще одно измерение – временное. Вместе эти четыре измерения составляют пространственно-временной континуум.

Проблемы начались, когда общая теория относительности Эйнштейна, описывающая законы физики в больших масштабах, столкнулась с квантовой физикой — областью, которая пытается описать мельчайшие частицы во Вселенной .

Слайд 6

На картинке представлен мысленный эксперимент, который поможет понять эту идею.

Представьте себе, что вы находитесь на космическом корабле, в руках у вас лазер, с помощью которого вы посылаете лучи света в потолок, на котором закреплено зеркало. Свет, отражаясь, падает на детектор, который их регистрирует. Сверху – вы послали луч света в потолок, он отразился и вертикально упал на детектор. Снизу – для Германа ваш луч света двигается по диагонали к потолку, а затем – по диагонали к детектору. 

Допустим, ваш корабль двигается с постоянной скоростью, равной половине скорости света (0.5c). Согласно СТО Эйнштейна, для вас это не имеет значения, вы даже не замечаете своего движения.

Однако Герман, наблюдающий за вами с покоящегося звездолета, увидит совершенно другую картину. С его точки зрения, луч света пройдет по диагонали к зеркалу на потолке, отразится от него и по диагонали упадет на детектор.

Другими словами, траектория луча света для вас и для Германа будет выглядеть по-разному и длина его будет различной. А стало быть и длительность времени, которое требуется лазерному лучу для прохождения расстояния к зеркалу и к детектору, будет вам казаться различным. 

Это явление называется замедлением времени: время на звездолете, движущимся с большой скоростью, с точки зрения наблюдателя на Земле течет значительно медленнее. 

Этот пример, равно как и множество других, наглядно демонстрирует неразрывную связь между пространством и временем. Эта связь явно проявляется для наблюдателя, только когда речь идет о больших скоростях, близких к скорости света.

Слайд 7

Физики сделали шокирующее заявление — времени не существует.

Для человека время определённо существует: мы просыпаемся утром, двигаемся вперёд во времени в течение дня и в какой-то момент ложимся спать, а во сне тоже продолжаем двигаться вперёд во времени.

Слайд 8

В течение долгих лет физики пытались объединить две несоответствующие друг другу области путём составления Великого Объединяющего Уравнения, полагая, что, несмотря на масштаб, всё во В селенной должно быть связано между собой — от частиц до галактик.

Чуть больше 40 лет назад два гениальных физика Джон Уилер и Брайс-Де Витт разработали такое уравнение. Тем не менее, их открытие сразу показалось спорным, потому что если уравнение правильное, то такого понятия, как время, вообще не существует на самом фундаментальном уровне материи. чем больше мы углубляемся в мир атомов, протонов и фотонов, тем менее актуальным становится понятие времени.

Слайд 9

Это мнение подтверждается Национальным институтом стандартов и технологий. НИСТ — хранитель самых точных в мире атомных часов, по которым сверяются все остальные часы во всём мире. Учёные из НИСТ утверждают, что их сверхточные часы не измеряют время вообще: время определяется отметками на часах. По сути, время позволяет нам создать порядок в жизни: не придумай мы такое понятие, как «время», вокруг был бы полный хаос.

Слайд10

Движение Земли во времени

В природе всё движется и постоянно изменяется. Планета Земля, пройдя отрезок пути по своей орбите, не только изменяет свои координаты в пространстве, но и изменяется сама. Она становится другой.

 Мысленно зафиксировав Землю в какой-либо точке, мы не получим её такой же в любой другой точке. Поэтому можно ли говорить о том, что Земля прошла такой-то отрезок пути за такое-то время когда «той» Земли уже нет?

Мы не можем вернуться «во вчера» Земли не потому, что время имеет одно направление, а потому, что «вчерашней» Земли уже нет. Она, как и всё в природе меняется постоянно.

Слайд 11

День и ночь. Времена года.

Наблюдатель, находящийся в средних широтах на Земле видит день и знает, что несколько часов назад была ночь. Из своего опыта он делает логичное заключение, что по прошествии нескольких часов ночь наступит снова.

Отсюда он делает вывод о периодичности происходящих событий, и что они существуют во времени. Также для него периодически существуют во времени лето и весна, зима и осень.

Но если этого наблюдателя поместить в космический корабль, летящий по орбите вокруг Солнца, то смены дня и ночи он наблюдать не будет. День у него всегда будет со стороны корабля, обращённой к Солнцу, и ночь на противоположной стороне. Периодичность в таком случае пропадает.

Находясь на экваторе Земли, наблюдатель не сможет определить смены времен года. На экваторе их нет.

Отсюда следует, что периодичность смены дня и ночи, а так же времён года не могут служить подтверждением объективно существующего времени.

Слайд12

Звук

Звук существует в газовой среде, воде и твёрдых веществах в виде слабых механических возмущений. Субъективно оценивая продолжительность процесса звучания, мы отождествляем его со временем.

На ближайшей соседке Земли, Луне нет воздуха, нет там и звука. Звука нет нигде во Вселенной. Поэтому, услышав звук, в воздухе находясь на Земле, делать вывод, что звук существует во времени логично, но субъективно.

Слайд 13

Живая природа

Общеизвестно, что всё живое на Земле живёт и развивается во времени. Всё имеет своё начало и конец. Зерно, посаженное в землю, прорастает и развивается. За какой промежуток времени росток достиг своей зрелости?

Природа не ставит так вопрос. Всё живое растёт и развивается, сообразуясь с законами живой природы. Нельзя отрывать период с момента посадки зерна до его созревания от общего процесса жизни и полагать, что этот период и есть время.

Этот период является частью общего процесса развития Земли, созревания почвы, посадки зерна, его созревания. Зерно затем упадёт в землю и даст новую жизнь, и так без конца.

И здесь понятие времени выглядит субъективным. Заблуждение состоит в том, что процесс развития обосабливается и отождествляется со временем.

Слайд 14

Часы

Ричард Фейнман (1918-1988), американский физик-теоретик, один из основателей квантовой электродинамики придерживался определения: время — это просто часы.

Бытовое время .Возникновение его в сознании человека уходит в глубь веков, с ним удобно, и человечество всегда старалось держать его под контролем.

Изобретали и строили всевозможные приборы: солнечные, водяные и песочные часы, маятниковые часы с гирей. Изобрели пружинные часы, хронометр, секундомер и, наконец, электронные и атомные часы. И все они заменяют нам то, чего нет в природе.

На Руси не было понятия времени. Говорили так: встретимся на два лаптя. Это когда твоя тень будет равна длине двух твоих лаптей. Причём у людей разного роста и длина лаптя разная, но пропорциональна его росту. Получалось довольно точно, но лишь в солнечную погоду.

Слайд 15

Из прошлого в будущее

Говоря о времени неплохо вспомнить слова из песни: «…Есть только миг, между прошлым и будущим…» — миг это ничто. Строго говоря, настоящего нет, оно не существует. Будущее постоянно перетекает в прошлое. В настоящем, в этом миге, в этом ничто и находится время, точнее иллюзия существования времени.

Если определить время как понятие, охватывающее прошлое и будущее, то оно состоит из прошлого, которого уже нет и будущего, которого ещё нет. В таком случае время состоит из двух величин, которых нет. Следовательно, нет и целого.

Слайд 16

Самолёт

В небе с рёвом пролетел самолёт. Наблюдатель на земле полагает, что пока самолёт летел из одной точки неба в другую, прошло время. Такова нормальная повседневная оценка события.

Первопричиной этого события был Разум, создавший самолёт, аэродромы и наземные службы. Самолёт был создан для перевозок. Пока он стоит на земле время для него отсутствует.

Когда же самолёт наберёт скорость и взлетит то, так называемое, полётное время будет зависеть от скорости и проделанного самолётом пути. Время величина производная. Сначала была скорость, быстрота.

Слайд 17

На бытовом уровне

Сел человек на диван, посмотрел телевизор и встал с дивана. Между «сел» и «встал» прошло время, полагает человек. Он вышел на улицу и перешёл на другую сторону. Пока он переходил улицу, прошло время, рассуждает человек.

Непрерывный процесс жизни человек неосознанно дробит на отдельные события и промежуток между ними воспринимает как время.

Обнаружив две вспышки на Солнце, мы воспринимаем промежуток между ними как время.

Неосознанно выделяя промежуток между вспышками из всего процесса существования Солнца, мы впадаем в иллюзию существования времени.

Слайд 18

Труба

В Сибири построили нефтяной трубопровод длиной несколько сотен километров. В него стали закачивать нефть. На другом конце нефтепровода нефть будет нескоро. Мы говорим, что должно пройти время, пока нефть появится у потребителя. Вот аргумент, говорящий в пользу существования времени. Но не будем спешить.

Если бы в такую же трубу стали закачивать газ, он прошёл бы это же расстояние быстрее. В стекловолоконном кабеле свет преодолел бы это расстояние почти мгновенно. Задержку нефти вызывают вязкость, трение в трубе, турбулентность и тому подобные объективные причины.

При равных прочих условиях время прохождения для разных веществ по нашей трубе различно, но добавим, что время — измеренное, а не абсолютное.

Процесс перекачки нефти существует объективно, но если мысленно из этого процесса убрать трубу, исчезнет мотивация ожидания, а с ней и время.

Слайд 19

Исаак Ньютон в своих «Математических началах» 1687 года различает:

1. Абсолютное, истинное, математическое время, иначе называемое длительностью.

2. Относительное, кажущееся или обыденное, время — это мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни: час, день, месяц, год.

Подчеркнём: абсолютное математическое время в природе не существует. Математика, созданная человеческим разумом — это только отображение природы в  числовых величинах. Осмысливая первое определение Ньютона, надо не попасть в логическую ловушку: время абсолютно и…ускользает от внимания второе определение времени Ньютона. На самом деле второе определение поглощает первое. В теоретических разработках мы всегда попадаем в «ньютонову ловушку» и рассуждаем о времени как о чём-то реально существующем. В случае необходимости сравнить быстроту движения двух тел надо определить им одинаковые отрезки пути и ввести какую-то общую условную величину сопоставимую с ритмичными природными процессами.

Обычно используют суточное вращение Земли. Одна 1440-я часть — минута. Это и есть та условная величина (время), с помощью которой можно сравнить быстроту движения наших исследуемых тел.

Для удобства мы путь делим на время и получаем скорость. Но делить путь на время — это такая же нелепость с точки зрения математики, как делить окрошку не на порции, а на велосипеды.

Слайд 20

Философ

Эммануил Кант

 (1724-1804)

утверждал,

что времени как такового вообще не существует, что оно представляет собой лишь одну из форм человеческого восприятия окружающего мира

Теория относительности Эйнштейна обнаруживает тот факт, что одновременность событий не абсолютна, а относительна. Данное мгновение не может охватывать всю Вселенную. Одного и того же мгновения для всего мира не может быть. В мире нет единственного «сейчас», разделяющего все прошлые события и события будущего. Каждая система имеет своё «сейчас», своё прошлое и будущее.

Слайд 21

Великая иллюзия времени

Человек приходит в мир, в общество с устоявшимися традициями и постулатами. С детских лет человек впитывает понятия, существующие в обществе. Ему психологически трудно подвергать сомнению кажущиеся очевидными истины. Но между «кажущимся» и истиной — дистанция огромного размера.

Великая иллюзия времени кроется в бытовом сознании и простирается до величайших умов науки.

Слайд 22

Никакое время само по себе никуда не течёт, ни абсолютно, как у Ньютона, ни относительно, как у Эйнштейна. Текут (двигаются) реальные процессы проявленного мира. Не будет процессов, не будет надобности в понятии “время”.

На самом деле никакого времени, как реально существующей самой по себе сущности не связанной с чем-либо внешним не существует. А что существует? А существует именно это внешнее — существуют реальные процессы. А время – всего лишь средство их измерения. Время – это “сантиметр” и не более того.

Так же, как не существует длины. Длина – это средство измерения чего-то внешнего, реально существующего. Так же, как не существует веса. Вес – это средство измерения чего-то внешнего, реально существующего.

Не будет этого реально существующего, – не будет надобности в понятиях “вес”, “длина”, “площадь”, “объём”, “время”. Все эти мерные категории сами по себе не существуют, они вторичны и привязаны к чему-то внешнему. Вес чего? Объём чего? Площадь чего? Время чего?

Слайд23

Выводы :

• Время – это всего лишь нумерологический порядок физических изменений. 
• Имеет условную направленость от прошлого к будущему. Возможно, ещё одна форма существования объектов.
• Люди придумали приборы для измерения отрезков времени, назвав их часами.
• Обычно используют суточное вращение Земли. Одна 1440-я часть — минута. Это и есть та условная величина (время), с помощью которой можно сравнить быстроту движения наших исследуемых тел.

Слайд 24

• Что такое будущее? Будущее  не существует в реальности, это образ.
• Настоящее тоже условно, и может находиться где-то на стыке между будущим и прошлым, с нулевыми координатами.
• Прошлое — это то, чего уже нет, это скорее символ, тот же образ.
• Все эти понятия не имеют физического смысла, что ставит под сомнение и само понятие времени как формы существования материи.

Слайд 25

Заключение

Мы провели увлекательное исследование , но ни подтвердить,

 ни опровергнуть свою гипотезу не смогли. Для этого необходимы

 знания наук, которых у нас пока нет : это физика, философия,

 естественные науки.

У нас возникло ещё больше вопросов.

Но мы решили продолжить наши исследования. Надо узнать,

 Кто и когда ставил эксперименты, доказывающие существование

 времени в природе? Ведь В науке главным аргументом является

 опыт.

Высказывания о времени:

Альберти Л:

Три вещи принадлежат человеку: душа, тело и время (… e se pure alcuna si pateva chiamare nostra queste erana le sole tre — … anima, corpo e tempo).

Антифон:

Время есть мысль или мера, а не сущность.

Аристотель:

Среди неизвестного в окружающей нас природе самым неизвестным является время, ибо никто не знает, что такое время и как им управлять.

Зенон Китийский:

Время — это расстояние движения.

Циолковский К.:

Время, возможно, существует, однако, мы не знаем, где его следует искать.

Цицерон:

И в мыслях даже не вмещается, чтобы было когда-нибудь время, когда никакого времени не было.

Шекспир В.:

Время идет для разных лиц различно.

В. Истархов:

На самом деле никакого времени, как реально существующей самой по себе сущности не связанной с чем-либо внешним не существует. А что существует? А существует именно это внешнее — существуют реальные процессы. А время – всего лишь средство их измерения. Время – это “сантиметр” и не более того. Без этого внешнего, время не только не существует, оно теряет всякий смысл.

Так же, как не существует длины, как первичной сущности. Длина – это средство измерения чего-то внешнего, реально существующего. Так же, как не существует веса, как первичной сущности. Вес – это средство измерения чего-то внешнего, реально существующего.

Не будет этого реально существующего, – не будет надобности в понятиях “вес”, “длина”, “площадь”, “объём”, “время”. Все эти мерные категории сами по себе не существуют, они вторичны и привязаны к чему-то внешнему. Вес чего? Объём чего? Площадь чего? Время чего?

Никакое время само по себе никуда не течёт, ни абсолютно, как у Ньютона, ни относительно, как у Эйнштейна. Текут (двигаются) реальные процессы проявленного мира. Не будет процессов, не будет надобности в понятии “время”.

 И ещё немного удивительного:

Когда мы поймем, что такое ВРЕМЯ

тогда сможем и управлять им. Но, есть одна маленькая деталь. Это все можно увидеть только со стороны. Мы же находимся внутри системы и хотим понять, как она выглядит извне! Это практически невыполнимо... Сгибание листа, что может быть примером ДВУМЕРНОЙ вселенной, можно согнуть в ТРЕХМЕРНОМ мире. Отсюда: ТРЕХМЕРНУЮ вселенную можно "согнуть" в ЧЕТЫРЕХМЕРНОМ мире. Но - надо быть самому в этом 4-мерном мире. А мы находимся в 3-мерном .Надо найти способ выхода в 4-е измерение. Как только мы это сделаем, сразу начнутся удивительные чудеса.

Другая точка зрения        

Никола́й Алекса́ндрович Ко́зырев (20 августа (2 сентября) 1908, Санкт-Петербург — 27 февраля 1983, Ленинград) —советский астроном-астрофизик.

Разрабатывал и пытался подтвердить экспериментально (но безуспешно) собственную теорию, описывающую поведение физического времени («Причинная механика»). В частности, исходя из неверного предположения о чисто водородном составе звёздных недр, считал, что выделение энергии в звездах не может объясняться термоядерными реакциями и пытался применить для объяснения этого процесса «Причинную механику».

Некоторые источники приписывают Козыреву изобретение «зеркала Козырева». По его мнению, «зеркала с алюминиевым покрытием оказались способными отражать и фокусировать „потоки времени“. При зеркальном отображении ХОД времени, как псевдоскаляр, изменяет знак. Поэтому Мир с обратным течением времени должен быть равноценен нашему Миру, отраженному в зеркале. … опыты показали, что отражаться зеркалом может только действие излучающих время процессов…»[11][12][13]

В 1970 году награждён золотой медалью Международной академии астронавтики.

Профессор Пулковской обсерватории Н. А. Козырев занимался проблемой времени свыше четверти века. 

Тем, кто не верил в реальность его рассуждений, Козырев демонстрировал простой, но весьма убедительный опыт. Вот как его описывал в свое время известный журналист и писатель Альберт Валентинов: "Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать", - сказал Николай Александрович и продемонстрировал мне поразительный по простоте и остроумию эксперимент. Он взял обычные рычажные весы и подвесил к одному концу коромысла вращающийся по часовой стрелке гироскоп. На другом конце - чашка с гирьками. Дождавшись, когда стрелка весов замерла на нуле, ученый включил электровибратор, прикрепленный к их основанию. Все было рассчитано так, чтобы вибрация пол-ностью поглощалась массивным ротором волчка. Как должна отреагировать на это уравновешенная система? Весы могли не шелохнуться, и физики дали бы этому вполне рациональное объяснение. Весы могли выйти из равновесия, и тогда физики нашли бы этому явлению другое объяснение, ничуть не менее рациональное. А что же произошло? Стрелка не дрогнула, и я с разочарованием взглянул на ученого. Слегка улыбнувшись, он снял гироскоп, раскрутил его в обратную сторону против часовой стрелки, снова подвесил к коромыслу. И стрелка пошла вправо: гироскоп стал легче.

 - Ни одним из известных физических явлений объяснить этот феномен невозможно, - сказал Николай Александрович.

 - А как вы объясняете?

 - Гироскоп на весах с электровибратором - это система с причинно-следственной связью. Во втором случае направление вращения волчка противоречит ходу времени. Время оказало на него давление, возникли дополнительные силы. Их можно измерить...А раз можно измерить - значит, эти силы реально существуют. Но если так, то время - это не просто длительность от одного события до другого, измеряемая часами. Это физический фактор, обладающий свойствами, которые позволяют ему активно участвовать во всех природных процессах, обеспечивая причинно-следственную связь явлений.

Козырев экспериментально установил, что ход времени определяется линейной скоростью поворота причины относительно следствия, которая равна 700 километров в секунду со знаком плюс в левой системе координат. Все это очень сложно для восприятия. И не только потому, что здесь невозможно подобрать аналогии из обыденной действительности, которые хоть и приближенно, но прояснили бы суть явления. Главное "препятствие" на пути к познанию - инерция нашего мышления. Вот почему все умозрительные попытки от древности до наших дней понять сущность времени оказались безрезультатными. Надо напрочь отрешиться от представления о времени, как о чем-то если и существующем, то независимо от нас или, во всяком случае, рядом с нами. Козырев утверждает: время является необходимой составной частью всех процессов во Вселенной, а следовательно, и на нашей планете. Причем активной составной частью. Главной "движущей силой" всего происходящего, так как все процессы в природе идут либо с выделением, либо с поглощением времени. Тем, для кого вышеприведенного опыта оказывалось недостаточно, Козырев предлагал еще один.

Брал самый обыкновенный термос с горячей водой. Только в пробке было проделано отверстие, куда Козырев вставлял тонкую хлорвиниловую трубку. А затем ставил термос около весов с гироскопом. Стрелка весов показывала, что волчок, вращающийся против хода времени, при весе в 90 граммов стал легче на 4 миллиграмма - крохотная, но вполне осязаемая величина. Потом Козырев по трубке начинал добавлять в термос воду, имеющую комнатную температуру. Казалось бы, как может влиять термос на расстоянии, тем более что какой-либо теплообмен с окружающим пространством практически исключается? Но стрелка весов на глазах изумленного скептика продвигалась еще на одно-два деления: значит, какое-то влияние все-таки имело место... После этого хитроумный Козырев будничным голосом предлагал попить чайку. Наливал в стакан кипятку, бросал сахар, размешивал его... А потом убирал термос и на его место ставил стакан с чаем. Стрелка весов, качнувшаяся было к середине, снова показывала уменьшение веса. И чтобы окончательно добить маловеров, Козырев ставил на другую чашку весов точно такой же стакан с чаем, но сахар в котором еще не был размешан. И этот стакан почему-то оказывался тяжелее. Немного, чуть-чуть, но равновесие весов все же нарушалось... Почему? Сам Козырев объяснял подобный феномен так. Во втором стакане, где сахар еще не размешивали, не происходит никаких особых процессов, кроме естественного тепловыделения в окружающее пространство. И в термосе ничего не происходило. Но стоило подлить в термос холодную воду, а в стакан с чаем опустить сахар, как равновесие системы нарушилось. И покуда система снова не придет в равновесие, скажем, пока в термосе не установится одинаковая по всему объему температура или пока полностью не растворится сахар в чае, система выделяет или, лучше сказать, уплотняет время, которое и оказывает 'дополнительное' воздействие на гироскоп. Такое объяснение, понятное дело, многим казалось (да и сегодня кажется) парадоксальным, но ничего другого никто пока не придумал. А вот факты, подтверждающие правоту Козырева, продолжают накапливаться. Факты эти таковы. Если время воздействует на систему с причинно-следственной связью, то должны меняться и другие физические свойства вещества, а не только вес. Так оно и оказалось. Тончайшие эксперименты подтвердили: вблизи термоса, где смешивается холодная и горячая вода, или колбы, где идет растворение, изменяется частота колебаний кварцевых пластинок, уменьшается электропроводность и объем ряда веществ. И ученый сделал вывод: выделение времени происходит только при 'необратимых' процессах, то есть там, где есть причинно-следственные переходы. Иными словами, где система не пришла еще в рав-новесие.

Источники

http://www.factroom.ru/facts/48212

http://nepoznannoe.org/HTM/illuziy.htm - А. Н. Василевский

Литература:

А. Г. Спиркин, Философия, 2001 г., стр. 253-254.

В. С. Соловьев, «Время», Статья.

И. Ньютон «Математические начала», Поучение, 1687 г.

А. Эйнштейн, Теория относительности, 1905-1916 г.г.

А. Н. Василевский, 1996 г. Теория иллюзионного искусства, стр. 211.

http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2012/07/the-universe-is-timeless-a-radical-theory-weekend-feature.html