Plass - Space
Rommet er den grenseløse tredimensjonale omfanget av objekter og hendelser som har relativ posisjon og retning . I klassisk fysikk er fysisk plass ofte tenkt i tre lineære dimensjoner , selv om moderne fysikere vanligvis anser det med tiden å være en del av et grenseløst fire-dimensjonalt kontinuum kjent som romtid . Begrepet rom anses å være av grunnleggende betydning for en forståelse av det fysiske universet . Imidlertid fortsetter uenighet mellom filosofer om det selv er en enhet, et forhold mellom enheter eller en del av et konseptuelt rammeverk .
Debatter om naturens, essensen og eksistensmåten til rommet går tilbake til antikken; nemlig å avhandlinger som Timaios av Platon eller Sokrates i sine refleksjoner om hva grekerne kalte Khora (dvs. "space"), eller i fysikk av Aristoteles (Bok IV, Delta) i definisjonen av topos (dvs. plass), eller i den senere "geometriske oppfatningen av stedet" som "space qua extension" i Discourse on Place ( Qawl fi al-Makan ) fra den arabiske polymat Alhazen fra 1000-tallet . Mange av disse klassiske filosofiske spørsmålene ble diskutert i renessansen og deretter omformulert på 1600 -tallet, spesielt under den tidlige utviklingen av klassisk mekanikk . Etter Isaac Newtons syn var rommet absolutt - i den forstand at det eksisterte permanent og uavhengig av om det var noe stoff i rommet. Andre naturfilosofer , særlig Gottfried Leibniz , trodde i stedet at rommet faktisk var en samling av forhold mellom objekter, gitt av deres avstand og retning fra hverandre. På 1700 -tallet forsøkte filosofen og teologen George Berkeley å tilbakevise "synligheten av romlig dybde" i sitt essay mot en ny visjonsteori . Senere sa metafysikeren Immanuel Kant at begrepene rom og tid ikke er empiriske, avledet fra omverdenens erfaringer - de er elementer i et allerede gitt systematisk rammeverk som mennesker besitter og bruker for å strukturere alle opplevelser. Kant omtalte opplevelsen av "plass" i sin Kritikk av ren fornuft som en subjektiv "ren a priori form for intuisjon".
På 1800- og 1900-tallet begynte matematikere å undersøke geometrier som er ikke-euklidiske , der rommet er oppfattet som buet , snarere enn flatt . I følge Albert Einsteins teori om generell relativitet avviker rom rundt gravitasjonsfelt fra det euklidiske rommet. Eksperimentelle tester av generell relativitet har bekreftet at ikke-euklidiske geometrier gir en bedre modell for formen på rommet.
Romfilosofi
Galileo
Galilæer og kartesiske teorier om plass, uansett, og bevegelse er på grunnlag av vitenskapelige revolusjonen , som er forstått å ha kulminerte med utgivelsen av Newton 's Principia i 1687. Newtons teorier om tid og rom hjalp ham forklare bevegelsen av objekter . Selv om romteorien hans regnes som den mest innflytelsesrike innen fysikk, kom den fra hans forgjengeres ideer om det samme.
Som en av pionerene innen moderne vitenskap reviderte Galileo de etablerte aristoteliske og ptolemaiske ideene om et geosentrisk kosmos. Han støttet den kopernikanske teorien om at universet var heliosentrisk , med en stasjonær sol i sentrum og planetene - inkludert jorden - som dreide seg rundt solen. Hvis jorden beveget seg, var det tvil om den aristoteliske troen på at dens naturlige tendens var å hvile. Galileo ønsket i stedet å bevise at solen beveget seg rundt aksen sin, at bevegelse var like naturlig for et objekt som hviletilstanden. Med andre ord, for Galileo var himmellegemer, inkludert jorden, naturlig tilbøyelige til å bevege seg i sirkler. Denne oppfatningen fortrengte en annen aristotelisk idé-at alle objekter trakk seg mot deres utpekte naturlige sted å tilhøre.
René Descartes
Descartes satte seg for å erstatte det aristoteliske verdensbildet med en teori om rom og bevegelse bestemt av naturlover . Med andre ord, han søkte et metafysisk grunnlag eller en mekanisk forklaring på teoriene sine om materie og bevegelse. Kartesisk rom var euklidisk i struktur - uendelig, uniform og flat. Det ble definert som det som inneholdt materie; omvendt hadde materie per definisjon en romlig forlengelse, slik at det ikke var noe som heter tom plass.
Den kartesiske oppfatningen om plass er nært knyttet til hans teorier om kroppens, sinnets og materiens natur. Han er kjent for sin "cogito ergo sum" (jeg tror derfor jeg er det), eller ideen om at vi bare kan være sikre på at vi kan tvile, og derfor tenker og derfor eksisterer. Teoriene hans tilhører den rasjonalistiske tradisjonen, som tilskriver kunnskap om verden vår evne til å tenke fremfor våre erfaringer, slik empirikerne tror. Han la et klart skille mellom kropp og sinn, som omtales som den kartesiske dualismen .
Leibniz og Newton
Etter Galileo og Descartes, i løpet av det syttende århundre, dreide filosofien om rom og tid seg om ideene til Gottfried Leibniz , en tysk filosof -matematiker, og Isaac Newton , som redegjorde for to motsatte teorier om hva rom er. I stedet for å være en enhet som uavhengig eksisterer utover annen materie, mente Leibniz at rommet ikke er mer enn samlingen av romlige forhold mellom objekter i verden: "rommet er det som er resultatet av steder tatt sammen". Ubesatte områder er de som kan ha objekter i seg, og dermed romlige forhold til andre steder. For Leibniz var rommet derfor en idealisert abstraksjon fra forholdet mellom individuelle enheter eller deres mulige lokasjoner og kunne derfor ikke være kontinuerlig, men må være diskret . Plass kan tenkes på en lignende måte som forholdet mellom familiemedlemmer. Selv om mennesker i familien er i slekt med hverandre, eksisterer ikke forholdene uavhengig av menneskene. Leibniz hevdet at rommet ikke kunne eksistere uavhengig av objekter i verden fordi det innebærer en forskjell mellom to universer nøyaktig like bortsett fra plasseringen av den materielle verden i hvert univers. Men siden det ikke ville være noen observasjonsmåte til å skille disse universene fra hverandre, så ville det ifølge identiteten til umenneskelige ikke være noen reell forskjell mellom dem. I henhold til prinsippet om tilstrekkelig fornuft må derfor enhver romteori som antydet at det kan være disse to mulige universene være feil.
Newton tok plass til å være mer enn forholdet mellom materielle objekter og baserte sin posisjon på observasjon og eksperimentering. For en relativist kan det ikke være noen reell forskjell mellom treghetsbevegelse , der objektet beveger seg med konstant hastighet , og ikke-inertial bevegelse , der hastigheten endres med tiden, siden alle romlige målinger er i forhold til andre objekter og deres bevegelser. Men Newton hevdet at siden ikke-treghet bevegelse genererer krefter , må den være absolutt. Han brukte eksempelet på vann i en spinnende bøtte for å demonstrere argumentet sitt. Vann i en bøtte henges fra et tau og settes til å snurre, starter med en flat overflate. Etter en stund, mens bøtta fortsetter å snurre, blir overflaten av vannet konkav. Hvis bøttens spinning stoppes, forblir overflaten av vannet konkav mens den fortsetter å spinne. Den konkave overflaten er derfor tilsynelatende ikke et resultat av relativ bevegelse mellom bøtte og vann. I stedet, hevdet Newton, må det være et resultat av ikke-treghet bevegelse i forhold til selve rommet. I flere århundrer ble bøtte -argumentet ansett som avgjørende for å vise at rommet må eksistere uavhengig av materie.
Kant
.jpg)
I det attende århundre utviklet den tyske filosofen Immanuel Kant en kunnskapsteori der kunnskap om rommet kan være både a priori og syntetisk . Ifølge Kant er kunnskap om rom syntetisk , ved at utsagn om rom ikke bare er sanne i kraft av betydningen av ordene i utsagnet. I sitt arbeid avviste Kant synet om at rommet enten må være et stoff eller et forhold. I stedet kom han til at rom og tid ikke er oppdaget av mennesker som objektive trekk ved verden, men pålagt av oss som en del av et rammeverk for organisering av erfaring.
Ikke-euklidisk geometri
Euclids elementer inneholdt fem postulater som danner grunnlaget for euklidisk geometri. En av disse, det parallelle postulatet , har vært gjenstand for debatt blant matematikere i mange århundrer. Den sier at på ethvert plan som det er en rett linje L 1 og et punkt P ikke på L 1 , er det nøyaktig en rett linje L 2 på planet som passerer gjennom punktet P og er parallelt med den rette linjen L 1 . Frem til 1800 -tallet var det få som tvilte på postulatets sannhet; i stedet fokuserte debatten om det var nødvendig som aksiom, eller om det var en teori som kunne hentes fra de andre aksiomene. Rundt 1830 publiserte ungareren János Bolyai og russeren Nikolai Ivanovich Lobachevsky separat avhandlinger om en type geometri som ikke inkluderer det parallelle postulatet, kalt hyperbolsk geometri . I denne geometri, et uendelig antall parallelle linjer passerer gjennom punktet P . Følgelig er summen av vinklene i en trekant mindre enn 180 °, og forholdet mellom en sirkel 's omkrets til dens diameter er større enn pi . I 1850-årene, Bernhard Riemann utviklet en tilsvarende teori for elliptisk geometri , hvor det ikke parallelle linjer passere gjennom P . I denne geometrien har trekanter mer enn 180 ° og sirkler har et forhold mellom omkrets og diameter som er mindre enn pi .
| Type geometri | Antall paralleller | Summen av vinkler i en trekant | Forholdet mellom omkrets og sirkeldiameter | Måling av krumning |
|---|---|---|---|---|
| Hyperbolsk | Uendelig | <180 ° | > π | <0 |
| Euklidisk | 1 | 180 ° | π | 0 |
| Elliptisk | 0 | > 180 ° | <π | > 0 |
Gauss og Poincaré
Selv om det var en rådende kantiansk enighet på den tiden, når ikke-euklidiske geometrier var formalisert, begynte noen å lure på om det fysiske rommet er buet eller ikke. Carl Friedrich Gauss , en tysk matematiker, var den første som vurderte en empirisk undersøkelse av den geometriske strukturen i rommet. Han tenkte å teste summen av vinklene til en enorm stjernetrekant, og det er rapporter om at han faktisk utførte en test i liten skala ved å triangulere fjelltopper i Tyskland.
Henri Poincaré , en fransk matematiker og fysiker på slutten av 1800 -tallet, introduserte en viktig innsikt der han forsøkte å demonstrere nytteligheten i ethvert forsøk på å oppdage hvilken geometri som gjelder rom ved eksperiment. Han vurderte den vanskeligheten som ville stå overfor forskere hvis de var begrenset til overflaten av en tenkt stor kule med spesielle egenskaper, kjent som en kuleverden . I denne verden er temperaturen tatt for å variere på en slik måte at alle gjenstander ekspanderer og trekker seg sammen i lignende proporsjoner på forskjellige steder på sfæren. Med et passende temperaturfall, hvis forskerne prøver å bruke målestenger for å bestemme summen av vinklene i en trekant, kan de bli lurt til å tro at de bor i et fly, snarere enn en sfærisk overflate. Faktisk kan forskerne i prinsippet ikke avgjøre om de bor i et fly eller en sfære, og Poincaré hevdet at det samme gjelder for debatten om det virkelige rommet er euklidisk eller ikke. For ham, hvilken geometri som ble brukt for å beskrive plass, var et spørsmål om konvensjon . Siden euklidisk geometri er enklere enn ikke-euklidisk geometri, antok han at førstnevnte alltid ville bli brukt til å beskrive verdens 'sanne' geometri.
Einstein
I 1905 publiserte Albert Einstein sin spesielle relativitetsteori , som førte til konseptet om at rom og tid kan sees på som en enkelt konstruksjon kjent som romtid . I denne teorien er lysets hastighet i et vakuum den samme for alle observatører - noe som resulterer i at to hendelser som vises samtidig til en bestemt observatør, ikke vil være samtidige med en annen observatør hvis observatørene beveger seg i forhold til hverandre. Videre vil en observatør måle en bevegelig klokke for å krysse saktere enn en som er stasjonær i forhold til dem; og objekter måles for å bli forkortet i den retningen de beveger seg i forhold til observatøren.
Deretter jobbet Einstein med en generell relativitetsteori , som er en teori om hvordan tyngdekraften samhandler med romtiden. I stedet for å se på tyngdekraften som et kraftfelt som virker i romtiden, foreslo Einstein at den endrer den geometriske strukturen i romtiden selv. I følge den generelle teorien går tiden langsommere på steder med lavere gravitasjonspotensialer og lysstråler som bøyes i nærvær av et gravitasjonsfelt. Forskere har studert oppførselen til binære pulsarer , bekrefter spådommene i Einsteins teorier, og ikke-euklidisk geometri brukes vanligvis til å beskrive romtid.
Matematikk
I moderne matematikk er mellomrom definert som sett med litt ekstra struktur. De blir ofte beskrevet som forskjellige typer manifolder , som er mellomrom som lokalt tilnærmes det euklidiske rommet, og hvor egenskapene i stor grad er definert på lokal sammenheng mellom punkter som ligger på manifolden. Det er imidlertid mange forskjellige matematiske objekter som kalles mellomrom. For eksempel kan vektorrom som funksjonsrom ha uendelig mange uavhengige dimensjoner og en forestilling om avstand som er veldig forskjellig fra det euklidiske rommet, og topologiske rom erstatter avstandsbegrepet med en mer abstrakt idé om nærhet.
Fysikk
| Del av en serie om |
| Klassisk mekanikk |
|---|
Plass er en av de få grunnleggende størrelsene i fysikken , noe som betyr at det ikke kan defineres via andre størrelser fordi det ikke er kjent noe mer grunnleggende for tiden. På den annen side kan det være relatert til andre grunnleggende størrelser. På samme måte som andre grunnleggende størrelser (som tid og masse ), kan rommet derfor utforskes via måling og eksperiment.
I dag blir vårt tredimensjonale rom sett på som innebygd i en fire-dimensjonal romtid , kalt Minkowski-rom (se spesiell relativitet ). Ideen bak romtid er at tiden er hyperbolsk-ortogonal i forhold til hver av de tre romlige dimensjonene.
Relativt
Før Albert Einsteins arbeid med relativistisk fysikk ble tid og rom sett på som uavhengige dimensjoner. Einsteins oppdagelser viste at på grunn av bevegelsens relativitet kan vårt rom og tid matematisk kombineres til ett objekt - romtid . Det viser seg at avstander i rom eller i tid hver for seg ikke er uforanderlige med hensyn til Lorentz-koordinattransformasjoner, men avstander i Minkowski rom-tid langs rom-tidsintervaller er-noe som rettferdiggjør navnet.
I tillegg skal tid og romdimensjoner ikke ses på som nøyaktig likeverdige i Minkowski romtid. Man kan bevege seg fritt i rommet, men ikke i tide. Dermed blir tid og rom -koordinater behandlet ulikt både i spesiell relativitet (hvor tid noen ganger betraktes som en imaginær koordinat) og i generell relativitet (hvor forskjellige tegn er tilordnet tid og romkomponenter i romtiden metrisk ).
Videre, i Einsteins generelle relativitetsteori , er det postulert at romtid er geometrisk forvrengt- buet -nær gravitasjonsmessig betydelige masser.
En konsekvens av dette postulatet, som følger av likningene for generell relativitet, er spådommen om bevegelige krusninger av romtid, kalt gravitasjonsbølger . Selv om det er funnet indirekte bevis for disse bølgene (for eksempel i bevegelsene til det binære systemet Hulse - Taylor ), pågår eksperimenter som forsøker å måle disse bølgene direkte i LIGO og Virgo -samarbeidet. LIGO -forskere rapporterte den første slike direkte observasjonen av gravitasjonsbølger 14. september 2015.
Kosmologi
Relativitetsteorien fører til det kosmologiske spørsmålet om hvilken form universet er, og hvor rommet kom fra. Det ser ut til at rommet ble skapt i Big Bang , 13,8 milliarder år siden, og har vokst siden. Den generelle formen på rommet er ikke kjent, men det er kjent at rommet ekspanderer veldig raskt på grunn av den kosmiske inflasjonen .
Romlig måling
Måling av fysisk plass har lenge vært viktig. Selv om tidligere samfunn hadde utviklet målesystemer, er International System of Units (SI) nå det vanligste enhetssystemet som brukes til måling av plass, og er nesten universelt brukt.
For øyeblikket er standardromintervallet, kalt en standardmåler eller ganske enkelt meter, definert som avstanden som lyset reiste i et vakuum i et tidsintervall på nøyaktig 1/299,792,458 sekund. Denne definisjonen kombinert med nåværende definisjon av den andre er basert på den spesielle relativitetsteorien der lysets hastighet spiller rollen som en grunnleggende naturkonstant.
Geografisk rom
Geografi er vitenskapsgrenen som er opptatt av å identifisere og beskrive steder på jorden , ved å bruke romlig bevissthet for å prøve å forstå hvorfor ting eksisterer på bestemte steder. Kartografi er kartlegging av mellomrom for å tillate bedre navigasjon, for visualisering og for å fungere som en lokaliseringsenhet. Geostatistikk bruker statistiske konsepter på innsamlede romlige data fra jorden for å lage et estimat for uobserverte fenomener.
Geografisk plass blir ofte sett på som land, og kan ha et forhold til eierskapsbruk (der plass blir sett på som eiendom eller territorium). Mens noen kulturer hevder individets rettigheter når det gjelder eierskap, vil andre kulturer identifisere seg med en felles tilnærming til grunneierskap, mens fortsatt andre kulturer som australske aboriginals , i stedet for å hevde eiendomsrett til land, inverterer forholdet og anser at de er faktisk eid av landet. Romlig planlegging er en metode for å regulere bruken av plass på landnivå, med beslutninger fattet på regionalt, nasjonalt og internasjonalt nivå. Plass kan også påvirke menneskelig og kulturell oppførsel, og være en viktig faktor i arkitekturen, der det vil påvirke utformingen av bygninger og strukturer og på jordbruk.
Eierskap til areal er ikke begrenset til land. Eierskap til luftrom og vann bestemmes internasjonalt. Andre former for eierskap har nylig blitt gjort gjeldende til andre rom - for eksempel til radiobåndene i det elektromagnetiske spekteret eller til cyberspace .
Offentlig plass er et begrep som brukes for å definere landområder som kollektivt eies av samfunnet, og forvaltes i deres navn av delegerte organer; slike rom er åpne for alle, mens privat eiendom er landet kulturelt eid av en person eller et selskap, for eget bruk og nytelse.
Abstrakt rom er et begrep som brukes i geografi for å referere til et hypotetisk rom preget av fullstendig homogenitet. Når du modellerer aktivitet eller oppførsel, er det et konseptuelt verktøy som brukes til å begrense fremmede variabler som terreng.
I psykologi
Psykologer begynte først å studere måten rom blir oppfattet på midten av 1800 -tallet. De som nå er opptatt av slike studier, betrakter det som en tydelig gren av psykologien . Psykologer som analyserer romoppfatningen, er opptatt av hvordan gjenkjenning av et objekts fysiske utseende eller dets interaksjoner oppfattes, se for eksempel visuelt rom .
Andre, mer spesialiserte emner som studeres inkluderer amodal persepsjon og objektpermanens . Den oppfatningen av omgivelsene er viktig på grunn av sin nødvendige relevans til overlevelse, spesielt med hensyn til jakt og selvoppholdelse samt bare en ide om personlige plass .
Flere romrelaterte fobier er identifisert, inkludert agorafobi (frykten for åpne områder), astrofobi (frykten for himmelrommet) og klaustrofobi (frykten for lukkede rom).
Forståelsen av tredimensjonalt rom hos mennesker antas å bli lært i barndommen ved hjelp av bevisstløs slutning , og er nært knyttet til hånd-øye-koordinering . Den visuelle evnen til å oppfatte verden i tre dimensjoner kalles dybdeoppfatning .
I samfunnsfag
Rom har blitt studert i samfunnsvitenskapene fra marxismens , feminismens , postmodernismens , postkolonialismens , byteori og kritiske geografi . Disse teoriene redegjør for effekten av kolonialismens historie, transatlantiske slaveri og globalisering på vår forståelse og opplevelse av rom og sted. Temaet har vakt oppmerksomhet siden 1980 -tallet, etter publiseringen av Henri Lefebvre 's The Production of Space. I denne boken bruker Lefebvre marxistiske ideer om produksjon av varer og akkumulering av kapital for å diskutere rom som et sosialt produkt. Fokuset hans er på de mange og overlappende sosiale prosessene som produserer plass.
I sin bok The Condition of Postmodernity beskriver David Harvey det han omtaler som " tid-rom-komprimering ." Dette er effekten av teknologiske fremskritt og kapitalisme på vår oppfatning av tid, rom og avstand. Endringer i produksjonsmåtene og forbruk av kapital påvirker og påvirkes av utviklingen innen transport og teknologi. Disse fremskrittene skaper relasjoner over tid og rom, nye markeder og grupper av velstående eliter i bysentre, som alle tilintetgjør avstander og påvirker vår oppfatning av linearitet og avstand.
I sin bok Thirdspace beskriver Edward Soja rom og romlighet som et integrert og neglisjert aspekt av det han kaller " trialectics of being ", de tre modusene som bestemmer hvordan vi bor, opplever og forstår verden. Han argumenterer for at kritiske teorier innen humaniora og samfunnsvitenskap studerer de historiske og sosiale dimensjonene i vår levde erfaring, og neglisjerer den romlige dimensjonen. Han bygger videre på Henri Lefebvres arbeid for å ta for seg den dualistiske måten mennesker forstår rom på - enten som materiell/fysisk eller som representert/forestilt. Lefebvres "levde rom" og Sojas "thridspace" er termer som redegjør for de komplekse måtene mennesker forstår og navigerer på sted, som "firstspace" og "Secondspace" (Sojas vilkår for henholdsvis materielle og forestilte rom) ikke fullt ut omfatter.
Postkolonial teoretiker Homi Bhabhas konsept om Third Space er forskjellig fra Sojas Thirdspace, selv om begge begrepene gir en måte å tenke utenfor vilkårene i en binær logikk. Bhabhas tredje rom er rommet der hybrid kulturelle former og identiteter eksisterer. I hans teorier beskriver begrepet hybrid nye kulturformer som dukker opp gjennom samspillet mellom kolonisator og kolonisert.