Espaço - Space

Um sistema de coordenadas cartesianas tridimensional destro usado para indicar posições no espaço.

O espaço é a extensão tridimensional ilimitada em que objetos e eventos têm posição e direção relativas . Na física clássica , o espaço físico é frequentemente concebido em três dimensões lineares , embora os físicos modernos geralmente o considerem, com o tempo , como parte de um contínuo quadridimensional ilimitado conhecido como espaço-tempo . O conceito de espaço é considerado de fundamental importância para a compreensão do universo físico . No entanto, a discordância continua entre os filósofos sobre se é em si uma entidade, um relacionamento entre entidades ou parte de uma estrutura conceitual .

Os debates sobre a natureza, a essência e o modo de existência do espaço remontam à antiguidade; a saber, a tratados como o Timeu de Platão , ou Sócrates em suas reflexões sobre o que os gregos chamavam de khôra (isto é, "espaço"), ou na Física de Aristóteles (Livro IV, Delta) na definição de topos (isto é, lugar), ou na posterior "concepção geométrica de lugar" como "espaço qua extensão" no Discurso sobre o lugar ( Qawl fi al-Makan ) do polímata árabe do século XI Alhazen . Muitas dessas questões filosóficas clássicas foram discutidas na Renascença e, em seguida, reformuladas no século 17, particularmente durante o desenvolvimento inicial da mecânica clássica . Na visão de Isaac Newton , o espaço era absoluto - no sentido de que existia permanentemente e independentemente da existência de matéria no espaço. Outros filósofos naturais , notadamente Gottfried Leibniz , pensaram, em vez disso, que o espaço era na verdade uma coleção de relações entre objetos, dadas por sua distância e direção um do outro. No século 18, o filósofo e teólogo George Berkeley tentou refutar a "visibilidade da profundidade espacial" em seu Ensaio para uma nova teoria da visão . Mais tarde, o metafísico Immanuel Kant disse que os conceitos de espaço e tempo não são empíricos derivados de experiências do mundo exterior - eles são elementos de uma estrutura sistemática já dada que os humanos possuem e usam para estruturar todas as experiências. Kant referiu-se à experiência do "espaço" em sua Crítica da Razão Pura como sendo uma " forma de intuição pura a priori subjetiva ".

Nos séculos 19 e 20, os matemáticos começaram a examinar geometrias não euclidianas , nas quais o espaço é concebido como curvo , em vez de plano . De acordo com a teoria da relatividade geral de Albert Einstein , o espaço ao redor dos campos gravitacionais se desvia do espaço euclidiano. Os testes experimentais da relatividade geral confirmaram que as geometrias não euclidianas fornecem um modelo melhor para a forma do espaço.

Filosofia do espaço

Galileo

Galileu e cartesianas teorias sobre o espaço, matéria e movimento são a base da revolução científica , que é compreendido para ter culminou com a publicação de Newton 's Principia em 1687. teorias de Newton sobre espaço e tempo o ajudou a explicar o movimento de objetos . Embora sua teoria do espaço seja considerada a mais influente na Física, ela emergiu das ideias de seus predecessores sobre a mesma.

Como um dos pioneiros da ciência moderna , Galileu revisou as idéias aristotélicas e ptolomaicas estabelecidas sobre um cosmos geocêntrico . Ele apoiou a teoria copernicana de que o universo era heliocêntrico , com um sol estacionário no centro e os planetas - incluindo a Terra - girando em torno do sol. Se a Terra se movesse, a crença aristotélica de que sua tendência natural era permanecer em repouso estava em questão. Galileu queria provar, em vez disso, que o sol se movia em torno de seu eixo, que o movimento era tão natural para um objeto quanto o estado de repouso. Em outras palavras, para Galileu, os corpos celestes, incluindo a Terra, eram naturalmente inclinados a se mover em círculos. Essa visão deslocou outra ideia aristotélica - a de que todos os objetos gravitavam em direção ao seu local de pertencimento natural designado.

René Descartes

Descartes decidiu substituir a visão de mundo aristotélica por uma teoria sobre espaço e movimento conforme determinado por leis naturais . Em outras palavras, ele buscou um fundamento metafísico ou uma explicação mecânica para suas teorias sobre matéria e movimento. O espaço cartesiano era euclidiano em estrutura - infinito, uniforme e plano. Foi definido como aquilo que continha matéria; inversamente, a matéria, por definição, tinha uma extensão espacial, de modo que não existia espaço vazio.

A noção cartesiana de espaço está intimamente ligada às suas teorias sobre a natureza do corpo, da mente e da matéria. Ele é famoso por seu "cogito ergo sum" (penso, logo existo), ou pela ideia de que só podemos ter certeza de que podemos duvidar e, portanto, pensar e, portanto, existir. Suas teorias pertencem à tradição racionalista , que atribui o conhecimento sobre o mundo à nossa capacidade de pensar, e não às nossas experiências, como acreditam os empiristas . Ele postulou uma distinção clara entre o corpo e a mente, que é conhecida como dualismo cartesiano .

Leibniz e Newton

Seguindo Galileu e Descartes, durante o século XVII a filosofia do espaço e do tempo girou em torno das ideias de Gottfried Leibniz , um filósofo e matemático alemão, e de Isaac Newton , que expôs duas teorias opostas sobre o que é o espaço. Em vez de ser uma entidade que existe independentemente sobre e acima de outras matérias, Leibniz sustentava que o espaço nada mais é do que a coleção de relações espaciais entre objetos no mundo: "espaço é aquilo que resulta de lugares tomados em conjunto". Regiões desocupadas são aquelas que podem conter objetos e, portanto, relações espaciais com outros lugares. Para Leibniz, então, o espaço era uma abstração idealizada das relações entre entidades individuais ou suas localizações possíveis e, portanto, não poderia ser contínuo, mas deveria ser discreto . O espaço pode ser pensado de maneira semelhante às relações entre os membros da família. Embora as pessoas na família sejam relacionadas entre si, as relações não existem independentemente das pessoas. Leibniz argumentou que o espaço não poderia existir independentemente dos objetos no mundo porque isso implica uma diferença entre dois universos exatamente iguais, exceto pela localização do mundo material em cada universo. Mas, uma vez que não haveria maneira observacional de distinguir esses universos, então, de acordo com a identidade dos indiscerníveis , não haveria diferença real entre eles. De acordo com o princípio da razão suficiente , qualquer teoria do espaço que implique que poderia haver esses dois universos possíveis deve, portanto, estar errada.

Newton considerou o espaço mais do que relações entre objetos materiais e baseou sua posição na observação e na experimentação. Para um relacionista, não pode haver diferença real entre o movimento inercial , no qual o objeto se desloca com velocidade constante , e o movimento não inercial , no qual a velocidade muda com o tempo, uma vez que todas as medidas espaciais são relativas a outros objetos e seus movimentos. Mas Newton argumentou que, uma vez que o movimento não inercial gera forças , ele deve ser absoluto. Ele usou o exemplo da água em um balde giratório para demonstrar seu argumento. A água em um balde é pendurada em uma corda e colocada para girar, começando com uma superfície plana. Depois de um tempo, conforme o balde continua girando, a superfície da água torna-se côncava. Se a rotação do balde for interrompida, a superfície da água permanecerá côncava enquanto ele continua a girar. A superfície côncava, portanto, aparentemente não é o resultado do movimento relativo entre o balde e a água. Em vez disso, argumentou Newton, deve ser resultado de um movimento não inercial em relação ao próprio espaço. Por vários séculos, o argumento do balde foi considerado decisivo para mostrar que o espaço deve existir independentemente da matéria.

Kant

No século XVIII, o filósofo alemão Immanuel Kant desenvolveu uma teoria do conhecimento em que o conhecimento sobre o espaço pode ser a priori e sintético . De acordo com Kant, o conhecimento sobre o espaço é sintético , no sentido de que as afirmações sobre o espaço não são simplesmente verdadeiras em virtude do significado das palavras na afirmação. Em sua obra, Kant rejeitou a visão de que o espaço deve ser uma substância ou relação. Em vez disso, ele chegou à conclusão de que o espaço e o tempo não são descobertos pelos humanos como características objetivas do mundo, mas impostos por nós como parte de uma estrutura para organizar a experiência.

Geometria não euclidiana

A geometria esférica é semelhante à geometria elíptica . Em uma esfera (a superfície de uma bola ) não existem linhas paralelas .

Os Elementos de Euclides continham cinco postulados que formam a base da geometria euclidiana. Um deles, o postulado paralelo , tem sido objeto de debate entre os matemáticos por muitos séculos. Afirma que em qualquer plano no qual existe uma linha reta L 1 e um ponto P não em L 1 , há exatamente uma linha reta L 2 no plano que passa pelo ponto P e é paralela à linha reta L 1 . Até o século 19, poucos duvidavam da verdade do postulado; em vez disso, o debate centrou-se sobre se era necessário como um axioma ou se era uma teoria que pudesse ser derivada de outros axiomas. Por volta de 1830, porém, o húngaro János Bolyai e o russo Nikolai Ivanovich Lobachevsky publicaram separadamente tratados sobre um tipo de geometria que não inclui o postulado paralelo, denominado geometria hiperbólica . Neste geometria, um infinito número de linhas paralelas passar através do ponto P . Por conseguinte, a soma dos ângulos de um triângulo é menor do que 180 ° e a razão de um círculo de circunferência ao seu diâmetro é maior do que o pi . Na década de 1850, Bernhard Riemann desenvolveu uma teoria equivalente de geometria elíptica , em que não há linhas paralelas passar através de P . Nessa geometria, os triângulos têm mais de 180 ° e os círculos têm uma proporção de circunferência para diâmetro menor que pi .

Tipo de geometria Número de paralelos Soma dos ângulos em um triângulo Razão da circunferência para o diâmetro do círculo Medida de curvatura
Hiperbólico Infinito <180 ° > π <0
Euclidiana 1 180 ° π 0
Elíptico 0 > 180 ° > 0

Gauss e Poincaré

Embora houvesse um consenso kantiano prevalecente na época, uma vez que as geometrias não euclidianas foram formalizadas, alguns começaram a se perguntar se o espaço físico é curvo ou não. Carl Friedrich Gauss , um matemático alemão, foi o primeiro a considerar uma investigação empírica da estrutura geométrica do espaço. Ele pensou em fazer um teste da soma dos ângulos de um enorme triângulo estelar, e há relatos de que ele realmente fez um teste, em pequena escala, triangulando topos de montanhas na Alemanha.

Henri Poincaré , um matemático e físico francês do final do século 19, apresentou um importante insight no qual ele tentou demonstrar a futilidade de qualquer tentativa de descobrir qual geometria se aplica ao espaço por meio de experimentos. Ele considerou a situação que os cientistas enfrentariam se estivessem confinados à superfície de uma grande esfera imaginária com propriedades particulares, conhecida como mundo-esfera . Neste mundo, a temperatura varia de tal forma que todos os objetos se expandem e contraem em proporções semelhantes em diferentes lugares da esfera. Com uma queda adequada na temperatura, se os cientistas tentarem usar hastes de medição para determinar a soma dos ângulos em um triângulo, eles podem ser enganados e pensar que habitam um plano, em vez de uma superfície esférica. Na verdade, os cientistas não podem, em princípio, determinar se eles habitam um plano ou esfera e, Poincaré argumentou, o mesmo é verdade para o debate sobre se o espaço real é euclidiano ou não. Para ele, a geometria usada para descrever o espaço era uma questão de convenção . Visto que a geometria euclidiana é mais simples do que a geometria não euclidiana, ele assumiu que a primeira sempre seria usada para descrever a geometria "verdadeira" do mundo.

Einstein

Em 1905, Albert Einstein publicou sua teoria da relatividade especial , que levou ao conceito de que o espaço e o tempo podem ser vistos como uma única construção conhecida como espaço-tempo . Nessa teoria, a velocidade da luz no vácuo é a mesma para todos os observadores - o que tem como resultado que dois eventos que parecem simultâneos para um determinado observador não serão simultâneos para outro observador se os observadores estiverem se movendo um em relação ao outro. Além disso, um observador medirá um relógio em movimento para marcar mais lentamente do que um que está estacionário em relação a eles; e os objetos são medidos para serem encurtados na direção em que se movem em relação ao observador.

Posteriormente, Einstein trabalhou em uma teoria geral da relatividade , que é uma teoria de como a gravidade interage com o espaço-tempo. Em vez de ver a gravidade como um campo de força atuando no espaço-tempo, Einstein sugeriu que ela modifica a estrutura geométrica do próprio espaço-tempo. De acordo com a teoria geral, o tempo passa mais devagar em locais com potenciais gravitacionais mais baixos e os raios de luz se curvam na presença de um campo gravitacional. Os cientistas estudaram o comportamento dos pulsares binários , confirmando as previsões das teorias de Einstein, e a geometria não euclidiana é geralmente usada para descrever o espaço-tempo.

Matemática

Na matemática moderna, os espaços são definidos como conjuntos com alguma estrutura adicionada. Eles são frequentemente descritos como diferentes tipos de variedades , que são espaços que localmente se aproximam do espaço euclidiano, e onde as propriedades são definidas em grande parte na conexão local de pontos que se encontram na variedade. No entanto, existem muitos objetos matemáticos diversos que são chamados de espaços. Por exemplo, espaços vetoriais como espaços funcionais podem ter números infinitos de dimensões independentes e uma noção de distância muito diferente do espaço euclidiano, e espaços topológicos substituem o conceito de distância por uma ideia mais abstrata de proximidade.

Física

O espaço é uma das poucas quantidades fundamentais na física , o que significa que não pode ser definido por meio de outras quantidades porque nada mais fundamental é conhecido no presente. Por outro lado, pode estar relacionado a outras grandezas fundamentais. Assim, semelhante a outras quantidades fundamentais (como tempo e massa ), o espaço pode ser explorado por meio de medição e experimento.

Hoje, nosso espaço tridimensional é visto como inserido em um espaço - tempo quadridimensional , denominado espaço de Minkowski (ver relatividade especial ). A ideia por trás do espaço-tempo é que o tempo é hiperbólico-ortogonal a cada uma das três dimensões espaciais.

Relatividade

Antes do trabalho de Albert Einstein na física relativística, o tempo e o espaço eram vistos como dimensões independentes. As descobertas de Einstein mostraram que, devido à relatividade do movimento, nosso espaço e tempo podem ser matematicamente combinados em um único objeto - o espaço-tempo . Acontece que as distâncias no espaço ou no tempo separadamente não são invariantes em relação às transformações das coordenadas de Lorentz, mas as distâncias no espaço-tempo de Minkowski ao longo dos intervalos de espaço-tempo sim - o que justifica o nome.

Além disso, as dimensões de tempo e espaço não devem ser vistas como exatamente equivalentes no espaço-tempo de Minkowski. Pode-se mover livremente no espaço, mas não no tempo. Assim, as coordenadas de tempo e espaço são tratadas de maneira diferente tanto na relatividade especial (onde o tempo às vezes é considerado uma coordenada imaginária ) quanto na relatividade geral (onde diferentes sinais são atribuídos a componentes de tempo e espaço da métrica do espaço-tempo ).

Além disso, na teoria geral da relatividade de Einstein , postula-se que o espaço-tempo é geometricamente distorcido - curvo - próximo a massas gravitacionalmente significativas.

Uma consequência desse postulado, que segue das equações da relatividade geral, é a previsão de ondulações em movimento do espaço-tempo, chamadas ondas gravitacionais . Embora evidências indiretas para essas ondas tenham sido encontradas (nos movimentos do sistema binário Hulse-Taylor , por exemplo), experimentos que tentam medir diretamente essas ondas estão em andamento nas colaborações LIGO e Virgo . Os cientistas do LIGO relataram a primeira observação direta de ondas gravitacionais em 14 de setembro de 2015.

Cosmologia

A teoria da relatividade leva à questão cosmológica de qual é a forma do universo e de onde veio o espaço. Parece que o espaço foi criado no Big Bang , 13,8 bilhões de anos atrás e vem se expandindo desde então. A forma geral do espaço não é conhecida, mas sabe-se que o espaço está se expandindo muito rapidamente devido à inflação cósmica .

Medição espacial

A medição do espaço físico sempre foi importante. Embora sociedades anteriores tenham desenvolvido sistemas de medição, o Sistema Internacional de Unidades , (SI), é agora o sistema mais comum de unidades usado na medição do espaço, e é quase universalmente usado.

Atualmente, o intervalo de espaço padrão, denominado metro padrão ou simplesmente metro, é definido como a distância percorrida pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de exatamente 1 / 299.792.458 de segundo. Essa definição, juntamente com a definição atual da segunda, é baseada na teoria da relatividade especial, na qual a velocidade da luz desempenha o papel de uma constante fundamental da natureza.

Espaço geográfico

Geografia é o ramo da ciência preocupado em identificar e descrever lugares na Terra , utilizando a consciência espacial para tentar entender por que as coisas existem em locais específicos. Cartografia é o mapeamento de espaços para permitir uma melhor navegação, para fins de visualização e para funcionar como um dispositivo de localização. A geoestatística aplica conceitos estatísticos para coletar dados espaciais da Terra para criar uma estimativa para fenômenos não observados.

O espaço geográfico é frequentemente considerado como terra e pode ter uma relação com o uso da propriedade (em que o espaço é visto como propriedade ou território). Enquanto algumas culturas afirmam os direitos do indivíduo em termos de propriedade, outras culturas se identificam com uma abordagem comunitária à propriedade da terra, enquanto outras culturas, como os aborígenes australianos , em vez de afirmar os direitos de propriedade da terra, invertem a relação e consideram que eles são de fato propriedade da terra. O ordenamento do território é um método de regulação da utilização do espaço a nível terrestre, com decisões tomadas a nível regional, nacional e internacional. O espaço também pode ter impacto no comportamento humano e cultural, sendo um fator importante na arquitetura, onde terá impacto no design de edifícios e estruturas, e na agricultura.

A propriedade do espaço não se restringe à terra. A propriedade do espaço aéreo e das águas é decidida internacionalmente. Outras formas de propriedade foram recentemente declaradas a outros espaços - por exemplo, às bandas de rádio do espectro eletromagnético ou ao ciberespaço .

Espaço público é um termo usado para definir áreas de terra como propriedade coletiva da comunidade e administradas em seu nome por órgãos delegados; tais espaços são abertos a todos, enquanto a propriedade privada é a terra culturalmente possuída por um indivíduo ou empresa, para seu próprio uso e prazer.

Espaço abstrato é um termo usado na geografia para se referir a um espaço hipotético caracterizado pela homogeneidade completa. Ao modelar atividade ou comportamento, é uma ferramenta conceitual usada para limitar variáveis ​​estranhas , como terreno.

Em psicologia

Os psicólogos começaram a estudar a forma como o espaço é percebido em meados do século XIX. Os que agora se preocupam com tais estudos consideram-no um ramo distinto da psicologia . Os psicólogos que analisam a percepção do espaço estão preocupados em como o reconhecimento da aparência física de um objeto ou suas interações são percebidos, veja, por exemplo, o espaço visual .

Outros tópicos mais especializados estudados incluem a percepção amodal e a permanência do objeto . A percepção do ambiente é importante devido à sua relevância necessária para a sobrevivência, especialmente no que diz respeito à caça e autopreservação , bem como simplesmente a ideia de espaço pessoal .

Várias fobias relacionadas ao espaço foram identificadas, incluindo agorafobia (o medo de espaços abertos), astrofobia (o medo do espaço celestial) e claustrofobia (o medo de espaços fechados).

A compreensão do espaço tridimensional em humanos é pensada para ser aprendida durante a infância usando inferência inconsciente e está intimamente relacionada à coordenação olho-mão . A capacidade visual de perceber o mundo em três dimensões é chamada de percepção de profundidade .

Nas ciências sociais

O espaço tem sido estudado nas ciências sociais a partir das perspectivas do marxismo , feminismo , pós-modernismo , pós-colonialismo , teoria urbana e geografia crítica . Essas teorias explicam o efeito da história do colonialismo, da escravidão transatlântica e da globalização em nossa compreensão e experiência do espaço e do lugar. O tema tem atraído a atenção desde os anos 1980, após a publicação de Henri Lefebvre é a produção do espaço. Neste livro, Lefebvre aplica ideias marxistas sobre a produção de mercadorias e a acumulação de capital para discutir o espaço como um produto social. Seu foco está nos processos sociais múltiplos e sobrepostos que produzem o espaço.

Em seu livro The Condition of Postmodernity, David Harvey descreve o que ele chama de " compressão espaço-tempo ". Este é o efeito dos avanços tecnológicos e do capitalismo em nossa percepção de tempo, espaço e distância. Mudanças nos modos de produção e consumo de capital afetam e são afetadas por desenvolvimentos em transporte e tecnologia. Esses avanços criam relacionamentos através do tempo e do espaço, novos mercados e grupos de elites ricas nos centros urbanos, todos os quais aniquilam distâncias e afetam nossa percepção de linearidade e distância.

Em seu livro Thirdspace, Edward Soja descreve o espaço e a espacialidade como um aspecto integral e negligenciado do que ele chama de " trialética do ser ", os três modos que determinam como habitamos, experimentamos e entendemos o mundo. Ele argumenta que as teorias críticas nas Ciências Humanas e Sociais estudam as dimensões históricas e sociais de nossa experiência vivida, negligenciando a dimensão espacial. Ele se baseia no trabalho de Henri Lefebvre para abordar a maneira dualística como os humanos entendem o espaço - como material / físico ou representado / imaginado. O "espaço vivido" de Lefebvre e o "espaço tridimensional" de Soja são termos que explicam as formas complexas como os humanos entendem e navegam no lugar, que "primeiro espaço" e "segundo espaço" (os termos de Soja para espaços materiais e imaginários, respectivamente) não abrangem totalmente.

O conceito de Terceiro Espaço do teórico pós-colonial Homi Bhabha é diferente do Terceiro Espaço de Soja, embora ambos os termos ofereçam uma maneira de pensar fora dos termos de uma lógica binária . O Terceiro Espaço de Bhabha é o espaço no qual existem formas e identidades culturais híbridas. Em suas teorias, o termo híbrido descreve novas formas culturais que surgem por meio da interação entre colonizador e colonizado.

Veja também

Referências

links externos