Raum

Rupert Blücher April 7, 2016 R 3 0
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Der Raum ist die grenzenlose dreidimensionale Ausdehnung, in denen Objekte und Ereignisse haben relative Position und Richtung. Physischen Raum wird oft in drei linearen Abmessungen konzipiert, obwohl moderne Physiker halten es in der Regel, mit der Zeit, um Teil einer grenzenlosen vierdimensionalen Raumzeit-Kontinuum, wie bekannt ist. In der Mathematik "Räume" werden mit unterschiedlicher Anzahl von Dimensionen und mit unterschiedlichen zugrunde liegenden Strukturen untersucht. Der Begriff des Raumes wird als von grundlegender Bedeutung für das Verständnis des physikalischen Universums zu sein. Aber weiterhin Meinungsverschiedenheiten zwischen Philosophen darüber, ob sie selbst ein Unternehmen, eine Beziehung zwischen Entitäten, oder ein Teil eines konzeptionellen Rahmen.

Debatten über die Natur, Wesen und die Art der Existenz von Raum stammen aus der Antike; nämlich Abhandlungen wie die Timaeus von Plato oder Sokrates in seinen Reflexionen über das, was die Griechen nannten Khora oder in der Physik des Aristoteles in der Definition der Topos, oder sogar in der späteren "geometrischen Konzeption der Stelle" als "Raum qua Erweiterung "in der Abhandlung über die Stelle des 11. Jahrhunderts arabischen Universalgelehrten Alhazen. Viele dieser klassischen philosophischen Fragen stellen sich in der Renaissance diskutiert und dann im 17. Jahrhundert vor allem während der frühen Entwicklung der klassischen Mechanik neu formuliert. In Isaac Newtons Sicht war Platz absolut in dem Sinn, daß es dauerhaft und unabhängig davon, ob es irgendwelche Materie im Raum existierte. Andere Naturphilosophen, insbesondere Gottfried Leibniz, dachte stattdessen, dass der Raum war in der Tat eine Sammlung von Beziehungen zwischen Objekten, die durch ihre Entfernung und Richtung von einander gegeben. Im 18. Jahrhundert, dem Philosophen und Theologen George Berkeley versucht, die "Sichtbarkeit von räumlicher Tiefe" in seinem Essay zu einer neuen Theorie des Sehens zu widerlegen. Später, der Metaphysiker Immanuel Kant sagte, weder Raum noch Zeit kann empirisch wahrgenommen werden, sind sie Elemente einer systematischen Rahmen, die Menschen benutzen, um alle Erfahrungen zu strukturieren. Kant genannten "Raum" in seiner Kritik der reinen Vernunft als Sein: eine subjektive "pure, a priori Form der Anschauung", daher ist es eine unvermeidliche Beitrag unserer menschlichen Fähigkeiten.

In der 19. und 20. Jahrhundert begannen die Mathematiker an Geometrien, die nicht euklidischen sind, in der Raum kann man sagen, gekrümmt, anstatt flach werden, zu untersuchen. Nach Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie, Raum um Gravitationsfeldern weicht von euklidischen Raum. Experimentelle Tests der allgemeinen Relativitätstheorie bestätigt haben, dass nicht-euklidischen Raum bietet ein besseres Modell für die Form des Raumes.

Philosophie von Raum

Leibniz und Newton

Im siebzehnten Jahrhundert, die Philosophie der Zeit entstand als ein zentrales Thema in der Erkenntnistheorie und Metaphysik. In seinem Herzen, Gottfried Wilhelm Leibniz, der deutsche Philosoph-Mathematiker und Isaac Newton, der englische Physiker und Mathematiker, zwei gegensätzliche Theorien, was Raum festzulegen. Anstatt ein Unternehmen, das unabhängig existiert, die über andere Materie, Leibniz gehalten, dass der Raum nicht mehr als die Sammlung von räumlichen Beziehungen zwischen Objekten in der Welt: "Raum ist das, was von den Plätzen zusammengenommen ergibt". Unbesetzten Gebiete sind jene, die Objekte in ihnen haben könnte, und somit räumliche Beziehungen zu anderen Orten. Leibniz, dann war der Raum eine idealisierte Abstraktion von den Beziehungen zwischen den einzelnen Einheiten oder deren mögliche Positionen und daher nicht durchgehend sein, sondern muss diskret sein. Raum könnte auf ähnliche Weise die Beziehungen zwischen den Familienmitgliedern gedacht werden. Obwohl die Menschen in der Familie sind aufeinander bezogen, werden die Beziehungen nicht unabhängig von den Menschen existieren. Leibniz argumentiert, dass Raum nicht unabhängig von Objekten in der Welt existieren, denn das bedeutet eine Differenz zwischen zwei Universen genau gleich, außer für den Standort der materiellen Welt in jedem Universum. Aber da gibt es keine Möglichkeit zu sagen, Beobachtungs diese Universen auseinander dann, nach der Identität des Ununterscheidbaren, gäbe es keinen wirklichen Unterschied zwischen ihnen. Nach dem Prinzip des zureichenden Grundes, jede Theorie von Raum, die stillschweigend, es könne diese beiden möglichen Universen zu können, muss also falsch sein.

Newton nahm Platz, um über die Beziehungen zwischen materiellen Objekten und stützte seine Position auf Beobachtungen und Experimente zu sein. Eine relationistischen es keine wirkliche Unterschied zwischen Trägheitsbewegung, in der das Objekt bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit, und Nicht-Trägheitsbewegung, bei der die Geschwindigkeit mit der Zeit ändert, da alle Raummessungen relativ zu anderen Objekten und deren Bewegungen sein. Aber Newton argumentierte, dass, da nicht-Trägheitsbewegung Kräfte erzeugt, muss es absolut sein. Er benutzte das Beispiel Wasser in einer Spinn Eimer, um seine Argumentation zu demonstrieren. An einem Seil wird Wasser in einen Eimer hingen und setzen sich zu drehen, beginnt mit einer flachen Oberfläche. Nach einer Weile, wie die Schaufel weiter dreht, wird die Oberfläche des Wassers konkav wird. Wenn der Eimer die Spinn wird dann hielt der Oberfläche des Wassers bleibt konkaven, wie es sich zu drehen fort. Die konkave Oberfläche ist daher offensichtlich nicht das Ergebnis einer Relativbewegung zwischen der Schaufel und dem Wasser. Stattdessen Newton argumentierte, es muss ein Ergebnis der nicht-Trägheitsbewegung in Bezug auf den Raum selbst zu sein. Seit mehreren Jahrhunderten war der Eimer Argument entscheidend in die zeigen, dass Raum muss unabhängig von der Materie existieren.


Kant

Im achtzehnten Jahrhundert der deutsche Philosoph Immanuel Kant entwickelte eine Theorie des Wissens, in dem das Wissen über Raum kann sowohl a priori und synthetische. Nach Kant ist das Wissen über Raum synthetisch, dass Aussagen über Raum sind nicht einfach wahr aufgrund der Bedeutung der Worte in der Erklärung. In seiner Arbeit abgelehnt Kant die Ansicht, dass Raum muss entweder ein Stoff oder eine Beziehung zu sein. Stattdessen kam er zu dem Schluss, dass Raum und Zeit werden nicht von Menschen entdeckt, objektive Merkmale der Welt sein, aber es Teil eines unvermeidlichen systematischen Rahmen für die Organisation unserer Erfahrungen.

Nicht-euklidische Geometrie

Euklids Elemente enthielt fünf Postulate, die die Grundlage für die euklidische Geometrie zu bilden. Einer von ihnen hat die parallele Postulat war Gegenstand von Diskussionen unter den Mathematikern seit vielen Jahrhunderten. Es besagt, dass auf jeder Ebene, in der es eine gerade Linie L1 und einem Punkt P nicht auf L1, gibt es nur eine gerade Linie L2 in der Ebene, die durch den Punkt P verläuft und parallel zu der geraden Linie L1. Bis zum 19. Jahrhundert, einige Zweifel an der Wahrheit der Forderung; anstatt darüber, ob es notwendig war, als Axiom zentriert Debatte, oder ob es eine Theorie, die von den anderen Axiomen abgeleitet werden könnte. Um 1830, obwohl die ungarische János Bolyai und die Russische Nikolai Iwanowitsch Lobachevsky getrennt veröffentlicht Abhandlungen über eine Art von Geometrie, die keine das Parallelenpostulat, genannt hyperbolischen Geometrie. Bei dieser Geometrie eine unendliche Anzahl von parallelen Linien durch den Punkt P. Folglich passieren die Summe der Winkel in einem Dreieck ist kleiner als 180 ° und das Verhältnis des Umfangs eines Kreises zu seinem Durchmesser größer als pi ist. In den 1850er Jahren entwickelte Bernhard Riemann eine gleichwertige Theorie der elliptischen Geometrie, in denen keine parallelen Linien durchlaufen P. Bei dieser Geometrie Dreiecke mehr als 180 ° und Kreise haben ein Verhältnis von Umfang zu Durchmesser, der kleiner als pi ist.

Gauß und Poincaré

Obwohl es eine vorherrschende kantischen Konsens zu der Zeit, einmal nicht-euklidischen Geometrien formalisiert worden war, begannen einige zu fragen, ob die physischen Raum gekrümmt ist. Carl Friedrich Gauss, ein deutscher Mathematiker, war der erste, der eine empirische Untersuchung der geometrischen Struktur von Raum zu betrachten. Er dachte daran, dass eine Prüfung der Summe der Winkel eines riesigen Sterndreieck und es gibt Berichte, die er tatsächlich ein Test durchgeführt, auf einem kleinen Maßstab, durch Triangulation Berggipfeln in Deutschland.

Henri Poincaré, ein Französisch Mathematiker und Physiker aus dem späten 19. Jahrhundert eingeführt einen wichtigen Einblick in dem er versucht, die Sinnlosigkeit jeglichen Versuch zu entdecken, die Geometrie, um Platz gilt experimentell zu demonstrieren. Er betrachtete die missliche Lage, dem Wissenschaftler gegen würden, wenn sie auf die Oberfläche eines imaginären großen Kugel mit besonderen Eigenschaften, wie einer Kugel-Welt bekannt ist beschränkt waren. In dieser Welt wird die Temperatur genommen, um in einer Weise, dass alle Objekte, expandieren und kontrahieren in ähnlichen Anteilen an verschiedenen Stellen auf der Kugel zu variieren. Mit einer geeigneten Abnahme in der Temperatur, wenn die Wissenschaftler versucht, Messstäbe verwenden, um die Summe der Winkel in einem Dreieck bestimmen, können sie zu denken, dass sie eine Ebene bewohnen, anstatt einer Kugelfläche täuschen. In der Tat können die Wissenschaftler nicht prinzipiell bestimmen, ob sie eine Ebene oder Sphäre bewohnen und Poincaré argumentiert, das gleiche gilt für die Debatte darüber, ob realen Raum euklidisch oder nicht. Für ihn, der Geometrie verwendet wurde, um Platz zu beschreiben, war eine Frage der Konvention. Seit der euklidischen Geometrie ist einfacher als nicht-euklidische Geometrie, übernahm er die ehemalige würde immer verwendet, um die "echte" Geometrie der Welt zu beschreiben.

Einstein

Im Jahr 1905 veröffentlichte Albert Einstein ein Papier auf einem speziellen Relativitätstheorie, in der er vorgeschlagen, dass Raum und Zeit in einem einzigen Konstrukt als Raumzeit bekannt kombiniert werden. In dieser Theorie ist die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum für alle Beobachter, der das Ergebnis, daß zwei Ereignisse, die zu einem bestimmten Betrachter simultan angezeigt wäre nicht gleichzeitig an einen anderen Beobachter, wenn die Beobachter bezüglich Bewegen zueinander aufweist. Darüber hinaus wird ein Beobachter eine bewegte Uhr zu messen, um langsamer als eine, die stationär in Bezug auf ihnen ist ankreuzen; und Objekte werden gemessen, um in der Richtung, die sie in bezug auf den Beobachter, der sich verkürzt werden.

Im Laufe der nächsten zehn Jahre Einstein arbeitete an einem allgemeinen Relativitätstheorie, die eine Theorie, wie die Schwerkraft in Wechselwirkung mit der Raumzeit ist. Statt der Betrachtung der Schwerkraft-Feld in der Raumzeit wirken, Einstein vorgeschlagen, dass es die geometrische Struktur der Raumzeit selbst modifiziert. Gemäß der allgemeinen Theorie, die Zeit vergeht langsamer an Orten mit niedrigeren Gravitationspotentiale und Lichtstrahlen bend in der Gegenwart von einem Gravitationsfeld. Wissenschaftler haben das Verhalten von binären Pulsare untersucht und bestätigt die Vorhersagen von Einsteins Theorien und nicht-euklidische Geometrie ist in der Regel verwendet werden, um die Raumzeit beschreiben.

Mathematik

In der modernen Mathematik Räume werden als Sätze mit einigen zusätzlichen Struktur definiert. Sie werden häufig als verschiedene Arten von Verteilern, die Bereiche beschrieben, die lokal angenähert euklidischen Raum, und in denen die Eigenschaften sind weitgehend auf lokale Verbundenheit von Punkten, die auf dem Verteiler liegen definiert. Es gibt jedoch viele verschiedene mathematische Objekte, die Bereiche genannt werden. So kann beispielsweise Vektorräume wie zB Funktionsräume unendlich viele unabhängige Dimensionen und eine Vorstellung von Distanz sehr verschieden von euklidischen Raum zu haben, und topologische Räume ersetzen den Begriff der Distanz mit einer abstrakteren Vorstellung von Nähe.

Physik

Die klassische Mechanik

Der Raum ist eine der wenigen fundamentalen Größen der Physik, was bedeutet, dass sie nicht über andere Größen definiert, weil nichts grund wird bei der vorliegenden bekannt sein. Auf der anderen Seite, kann es zu anderen Grundgrößen bezogen werden. So ähnlich wie bei anderen Grundgrößen, Raum kann über Messung und Experiment untersucht werden.

Relativity

Vor Einsteins Arbeiten zur relativistischen Physik, wurden Zeit und Raum als unabhängige Dimensionen betrachtet. Einsteins Entdeckungen zeigten, dass aufgrund der Relativität der Bewegung unserer Zeit und Raum kann mathematisch in einem Objekt der Raumzeit kombiniert werden. Es stellt sich heraus, daß die Abstände im Raum oder in der Zeit getrennt sind nicht invariant gegenüber Lorentz Koordinatentransformationen, aber Entfernungen in Minkowski Raumzeit zusammen Raum-Zeit-Intervalle sind, welche den Namen rechtfertigt.

Darüber hinaus sollten Zeit und Raumdimensionen nicht als exakt äquivalent in Minkowski Raum-Zeit angesehen werden. Einem frei im Raum bewegen, aber nicht in der Zeit. So werden Zeit und Raum-Koordinaten unterschiedlich sowohl in der speziellen Relativitätstheorie und in der allgemeinen Relativitätstheorie behandelt.

Weiterhin im allgemeinen Relativitätstheorie ist, wird postuliert, dass Raum-Zeit geometrisch distorted- gekrümmten -Near durch Schwerkraft erhebliche Massen.

Eine Folge dieser Forderung, die aus den Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie folgt, ist die Vorhersage der beweglichen Wellen der Raumzeit, die so genannte Gravitationswellen. Während indirekte Hinweise auf diesen Wellen wurde festgestellt, Experimente versuchen, direkt zu messen, diese Wellen sind im Gange.

Cosmology

Relativitätstheorie führt zu dem kosmologischen Frage, welche Form das Universum ist, und wo der Platz kam. Es scheint, dass der Raum in dem Urknall vor 13800000000 Jahre angelegt und seitdem erweitert. Die Gesamtform des Raumes ist nicht bekannt, aber der Platz ist bekannt, dass sehr schnell werden erweitert durch die kosmische Inflation.

Räumliche Messung

Die Messung der physikalischen Raum seit langem wichtig. Obwohl früheren Gesellschaften hatten entwickelte Messsysteme, dem Internationalen Einheitensystem ,, ist jetzt die häufigste Einheitensystem in der Messplatz verwendet und ist fast universell eingesetzt.

Derzeit ist das Standardraumabstand, eine so genannte Standardmesser oder einfach Meter, wird als die Entfernung von Licht während eines Zeitintervalls von genau 1 / 299.792.458 eines zweiten im Vakuum zurücklegt. Diese Definition in Verbindung mit vorliegenden Definition des zweiten ist auf der speziellen Relativitätstheorie, in der die Lichtgeschwindigkeit spielt die Rolle einer Fundamentalkonstante der Natur.

Geographischen Raum

Geographie ist der Zweig der Wissenschaft mit der Identifizierung und die Erde zu beschreiben, nutzen räumliches Vorstellungsvermögen, um zu versuchen zu verstehen, warum die Dinge an bestimmten Orten vorhanden sind betroffen. Kartographie ist die Abbildung von Räumen, um eine bessere Navigation zu ermöglichen, zur Visualisierung und als Standorteinrichtung handeln. Geostatistik Anwendung statistischer Konzepte gesammelt räumliche Daten, um eine Schätzung für die unbeobachtete Phänomene zu erstellen.

Geographischen Raum wird oft als Land angesehen, und kann einen Bezug auf Eigentumsnutzung haben. Während einige Kulturen behaupten, die Rechte des Einzelnen im Hinblick auf die Eigentumsverhältnisse, werden andere Kulturen mit einem gemeinsamen Ansatz zu identifizieren, um Landbesitz, während noch andere Kulturen, wie australischen Aborigines, anstatt zu behaupten Eigentumsrechte an Grund und Boden, drehen Sie die Beziehung und bedenkt, dass sie sind in der Tat durch das Land in Besitz. Die Raumplanung ist ein Verfahren zur Regelung der Nutzung des Weltraums an den Land-Level, mit Entscheidungen auf regionaler, nationaler und internationaler Ebene gemacht. Raum kann auch auf die menschliche und kulturelle Verhalten auswirken, dass ein wichtiger Faktor in der Architektur, wo es auf die Gestaltung von Gebäuden und Strukturen auswirken, und von der Landwirtschaft.

Eigentümer von Raum ist nicht auf Land beschränkt. Eigentümer des Luftraums und der Gewässer ist international beschlossen. Andere Formen von Eigentum wurden kürzlich andere Bereiche sind beispielsweise in den Funkbändern des elektromagnetischen Spektrums oder Cyberspace gesetzt.

Der öffentliche Raum ist ein Begriff verwendet, um Flächen kollektiv von der Gemeinschaft gehören und in ihrem Namen von nachgeordneten Stellen verwaltet zu definieren; diese Räume sind für alle offen, während das Privateigentum ist das Land kulturell von einer Einzelperson oder Firma gehören, für den eigenen Gebrauch und Vergnügen.

Abstrakten Raum ist ein Begriff in der Geographie verwendet werden, um auf eine hypothetische Raum gekennzeichnet durch vollständige Homogenität beziehen. Bei der Modellierung von Aktivitäten oder Verhalten, es ist eine konzeptionelle Werkzeug benutzt, um Störvariablen wie Gelände begrenzen.

In der Psychologie

Psychologen begann, um den Weg Raum ist in der Mitte des 19. Jahrhunderts wahrgenommen studieren. Diejenigen, die jetzt mit solchen Untersuchungen betroffenen betrachten es als eine besondere Zweig der Psychologie. Psychologen der Analyse der Wahrnehmung von Raum sind, wie Anerkennung der körperlichen Erscheinung eines Objekts oder dessen Wechselwirkungen wahrgenommen, siehe zum Beispiel, visuellen Raum betroffen.

Andere, speziellere Themen studierte gehören amodalen Wahrnehmung und Objektpermanenz. Ist die Wahrnehmung der Umgebung aufgrund seiner Bedeutung für das Überleben notwendig ist wichtig, vor allem in Bezug auf die Jagd und Selbsterhaltung als auch einfach einer Idee der persönlichen Raum.

Mehrere raumbezogenen Phobien sind identifiziert worden, einschließlich Agoraphobie, Astrophobia und Platzangst.

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