Концепции современного естествознания 2 4 (стр. 3 из 15)
По сути, абсолютно все реакции, все взаимодействия между реальными элементарными частицами происходят при непременном участии вакуумного виртуального фона, на который элементарные частицы, в свою очередь, тоже влияют.
Оказалось также, что виртуальные частицы возникают не только в вакууме. Их порождают и обычные частицы. Электроны, например, постоянно испускают и тут же поглощают виртуальные фотоны.
Физический вакуум проявляется только при достаточно большой энергии - виртуальные частицы начинают взаимодействовать с реальными частицами.
e- + b - « 2g + Q
Современный тезис: Физический вакуум является основой Вселенной (1990-е гг.)
Тема № 5. Корпускулярная и континуальная концепции описания природы
Время и пространство – это формы существования и движения материи.
Самые первые представления относятся к древним векам, это субъективные понятия.
Время выражает порядок смены физических состояний материальных тел, поэтому время универсально и объективно вне зависимости от человека.
Субъективно то, что можно измерить с помощью часов. В качестве отсчета может быть принят любой циклический процесс, например, вращение Земли.
Постулат времени: одинаковые во всех отношениях явления происходят за одинаковое время. Эталон точности на данный момент составляет 10-11 с.
В классической механике Ньютон создал понятие истинного (абсолютного) времени, или математическое время - это время, которое течёт равномерно и не зависит от каких-либо физических процессов.
По Эйнштейну, время относительно, абсолютного времени
По теории относительности:
1. Существует релятивистское замедление времени при скоростях, близких к скорости света.
2. Гравитационное замедление времени (внутри чёрной дыры время останавливается).
По Ньютону время является обратимым, по современным представлениям время необратимо, относительно и одномерно.
В пространстве физические тела занимают объем и движутся друг относительно друга.
Пространство выражает порядок сосуществования физических тел.
Пространство(быт.) – это некая протяженная пустота, в которой могут находиться материальные тела.
Первая концепция пространства – III век до н.э. – Евклид создал свою геометрию. Его концепция не связана на с временем, ни с физическими явлениями – она чисто математическая. Была дополнена в XVIII веке Декартом, который ввел трехмерную систему координат (стереометрия) и определил пространство как однородное и изотропное.
Однородность – это свойство материальной системы, которое не зависит от ее перемещения в пространстве.
Изотропность – это свойство материальной системы, которые одинаково при её движении во всех направлениях. Ньютон ввел в классическую механику понятие абсолютного пространства, то есть, существующего независимо оттого, находятся там материальные тела или нет. Реального абсолютного пространства нет! В современной физике пространство так же относительно, как и время.
Вторая концепция пространства появилась в начале XIX века. Я. Бальяй, К. Гаусс (сер. XIX), Н. И. Лобачевский (сер. XIX) независимо друг от друга пришли к разработке неевклидовой геометрии. В отличие от Евклидовой, не соблюдается постулат о параллельных прямых (Сколько угодно прямых, параллельных данной). Евклидовой геометрии было отведено место частного случая (Прим. авт. консп.).
В 60-е гг. XIX века Риман создал сферическую геометрию. Геометрии Лобачевского было отведено место частного случая (Прим. авт. консп.).
Евклидова геометрия применима для макромира, неевклидова для мегамира, для искривленного пространства – римановская.
В классической пространство, время и материя не связаны друг с другом.
В релятивистской механике пространство и время объединены в пространственно-временной континуум. Эйнштейн ввел временную координату. Эйнштейн отчасти заимствовал наработки Минковского в области создания четырехмерного мира. Но Минковский не смог объяснить происхождение искривленного пространства. Четырехмерный мир неощутим для людей. Еще Галилей сказал, что для измерения движения нужно взять систему отсчёта времени. Система отсчета – это совокупность декартовых координат и часов. Это говорит о том, что движение тела всегда относительно движения других тел и связано со временем.
Специальная теория относительности (1905) показала, что не абсолютного пространства и абсолютного времени, все они относительны какой-либо системы отсчета.
Общая теория относительности (1915) показала, что евклидова геометрия непригодна для описания тел с большими массами и размерами.
Тема № 6. Порядок и беспорядок в природе. Хаос
В классической механике при переходе от одной системы к другой время течёт одинаково для обеих систем, и события происходят одновременно. Для макромира это правильно, для мегамира нельзя пренебрегать задержкой времени. Между Москвой и Санкт-Петербургом световой сигнал идет 0,002 секунды. Скорость света (константа) является ограничительным фактором (например, свет от квазара, расположенного на расстоянии 12 миллиардов световых лет). Эйнштейн все свои вычисления основывает на постоянстве скорости света в вакууме с≈3∙108 м/с. Поэтому время в СТО относительно како-то системы отсчета.
Эйнштейн сформулировал и сам же потом опроверг парадокс близнецов.
t2 – t2 = Dt =
Dt – промежуток времени, в течение которого близнец на Земле принимает световой сигнал с космического корабля.
– промежуток времени, в течение которого близнец, находящийся в космосе, посылает световой сигнал с корабля.Относительность длины
Взаимосвязь массы и скорости
Ни одно материальное тело, имеющее массу покоя, не может двигаться быстрее скорости света. Теория относительности допускает существование частиц, двигающихся со скоростью света.
Связь энергии и массы.
E=mc2
E0=m0c2
DE=Dmc2
Явление аннигиляции: e- + b - « 2g + Q
1901 г. – обнаружение увеличения массы электрона, движущегося ускоренно.
ОТО впервые была опубликована в 1915 году.
Постулаты общей теории относительности (ОТО).
1. Все тела отсчета, инерциальные и неинерциальные, равноценны для описания движения материальных объектов. Инерциальная система – движущаяся равномерно и прямолинейно, неинерциальная – движущаяся с ускорением.
2. Эйнштейн разработал полевую теорию тяготения, предположив существование гравитационного поля.
Классическая механика опиралась на принцип дальнодействия – взаимодействие между предметами происходит мгновенно. Это возможно, так как в классической механике скорость света была бесконечной величиной.
Эйнштейн сказал, что два тела взаимодействуют друг с другом по принципу близкодействия (через частицы). Частицы, предположительно несущие гравитационное взаимодействие называют гравитонами.
В сильном поле тяготения происходит искривление пространственно-временного континуума. Чем больше масса, тем сильнее искривление пространства.
Гравитационный радиус – радиус, который нужен, чтобы стать черной дырой.
Для каждой массы существует свой определенный радиус, при сжатии до которого сила тяготения стремилась к бесконечности. Такой радиус в теории был назван гравитационным радиусом. Гравитационный радиус тем больше, чем больше масса тела. Но даже для астрономических масс он очень мал: для массы Земли это всего один сантиметр. (Прим. авт. консп.)
Тема № 7. Структурные уровни организации материи; макро-, микро и мегамиры
Аристотель в III веке до н.э. говорил, что вещество можно делить на все более мелкие части сколько угодно (Гипотеза непрерывности вещества).
| Левкипп (V век до н.э.)ДемокритЭпикур |  | Говорили, что все вещества состоят из мельчайших частичек – атомов (греч.) – «неделимый». Термин «атом» введен Демокритом. |
(Гипотеза прерывности вещества)
Понятие о молекуле, как о мельчайшей частице вещества ввел Ломоносов, назвав их корпускулами.
В конце XIX века Жан Батист Перрен доказал существование молекул при помощи броуновского движения.
Молекула – наименьшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства и состоящая из атомов, соединенных между собой химическими связями.
Радиоактивность.
1896 год - Беккерель открыл радиоактивность. Изучая действие различных люминесцирующих веществ на фотопластинку, в частности, солей урана, открыл неизвестное излучение, присущее самой урановой соли и не имеющее ничего общего с люминесцирующим излучением. Это явление самопроизвольного излучения солями урана лучей особой природы было названо радиоактивностью. (Прим. авт. консп.)
1898 год - Томсон открыл электрон.
1911-1913 - Резерфорд открыл протон.
1932 - Чедвик открыл нейтрон.
Сер. 1960-х гг. коллектив учёных открыл сложную структуру нейтронов и протонов. Частицы, их образующие, были названы кварками.
На данный момент предела делимости материи нет.
Считается, что все виды материи имеют дискретную (зернистую) структуру, в том числе поле и физический вакуум.
Дискретность полей доказана экспериментально. (Например, электромагнитное поле распространяется фотонами).
Даже пространство и время по квантовой теории имеют дискретную структуру (пространственно-временная хаотически движущаяся «пена», состоящая из ячеек размером 10-35 м и 10-43 с).
