Гравитационное, электромагнитное, сильное, слабое

Учение без размышления – вредно, а размышление без учения – опасно. Конфуций

Фундаментальная отрасль естествознания – Физика, с греческого "природа".

Одно из основных сочинений древнегреческого философа и ученого Аристотеля так и называлось "Физика". Аристотель писал: Наука о природе изучает преимущественно тела и величины, их свойства и виды движении, а кроме того, начала такого рода бытия.

Одна из задач физики - выявление самого простого и самого общего в природе, в открытии таких законов, из которых можно было бы логически вывести картину мира - так считал А. Эйнштейн.

Самое простое - так называемые первичные элементы: молекулы, атомы, элементарные частицы, поля и т.п. Общими свойствами материи принято считать движение, пространство и время, массу, энергию и др.

При изучении сложное сводится к простому, конкретное - к общему.

Фридрих Кекуле (1829 - 1896) предложил иерархию естественных наук в форме четырех ее последовательных основных ступеней: механика, физика, химия, биология.

Первый этап развития физики и естествознания охватывает период от времен Аристотеля до начала XVII в., и называется древним и средневековым этапом.

Второй этап классической физики (классической механики) до конца XIX в. связан с Галилео Галилеем и Исааком Ньютоном.

В истории физики важной для понимания явлений природы была концепция атомизма, согласно которой материя имеет прерывистое, дискретное строение, т. е. состоит из атомов. ( Демокрит, 4й в до н.э., - атомы и пустота).

Третий этап современной физики открыл в 1900 г. Макс Планк (1858- 1947), предложивший квантовый подход к оценке накопившихся эксперементальных данных, основанный на дискретной концепции.

Универсальность физических законов подтверждает единство природы и Вселенной в целом.

Макромир – это мир физических тел, состоящих из микрочастиц. Поведение и свойства таких тел описываются классической физикой.

Микромир или мир микроскопических частиц, описывает преимущественно квантовая физика.

Мегамир - мир звезд, галактик и Вселенной, расположенный за пределами Земли.

Виды фундаментальных взаимодействий

К настоящему времени известны четыре вида основных фундаментальных взаимодействий:

гравитационное, электромагнитное, сильное, слабое.

1.Гравитационное взаимодействие характерно для всех материальных объектов, заключается во взаимном притяжении тел и определяется фундаментальным законом всемирного тяготения: между двумя точечными телами действует сила притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними.

Гравитационное взаимодействие в процессах микромира существенной роли не играет. Однако в макропроцессах ему принадлежит определяющая роль. Например, движение планет Солнечной системы происходит в строгом соответствии с законами гравитационного взаимодействия.

Р адиус действия его, как и электромагнитного взаимодействия, неограничен.

2.Электромагнитное взаимодействие связано с электрическими и магнитными полями. Электромагнитная теория Максвелла связывает электрическое и магнитное поля.

Различные агрегатные состояния вещества (твердого, жидкого и газообразного), явление трения, упругие и другие свойства вещества определяются силами межмолекулярного взаимодействия, которое по своей природе является электромагнитным.

3.Сильное взаимодействие отвечает за устойчивость ядер и распространяется только в пределах размеров ядра. Чем сильнее взаимодействуют нуклоны в ядре, тем оно устойчивее, тем больше его энергия связи.

Энергия связи определяется работой, которую необходимо совершить, чтобы разделить нуклоны и удалить их друг от друга на такие расстояния, при которых взаимодействие становится равным нулю.

С возрастанием размера ядра энергия связи уменьшается. Так, ядра элементов, находящихся в конце таблицы Менделеева, неустойчивы и могут распадаться. Такой процесс часто называется радиоактивным распадом.

4.Слабое взаимодействие короткодействующее и описывает некоторые виды ядерных процессов.

Чем меньше размеры материальных систем, тем более прочно связаны их элементы.

Разработка единой теории всех известных фундаментальных взаимодействий (теория всего) позволит обеспечить концептуальную интеграцию современных данных о природе.

Материя есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая... отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них.

В естествознании различают три вида материи: вещество(физические тела, молекулы, атомы, частицы), поле (свет, радиация, гравитация, радиоволны) и физический вакуум.

В микромире, многие свойства которого носят квантово-механический характер, вещество и поле можно объединить (в духе концепции корпускулярно-волнового дуализма).

Системная организация материи выражает упорядоченность существования материи.

Структурность организации материи - те конкретные формы, в которых она проявляется (существует).

Под структурой материи обычно понимается ее строение в микромире, существование в виде молекул, атомов, элементарных частиц и т. д.

Сила - физическая мера взаимодействия тел.

Масса тел является источником силы в соответствии с законом всемирного тяготения. Таким образом, понятие массы, введенное впервые Ньютоном, более фундаментально, чем силы.

Согласно квантовой теории поля частицы, обладающие массой, могут рождаться из физического вакуума при достаточно высокой концентрации энергия.

Энергия тем самым выступает как еще более фундаментальная и общая концепция, чем масса, поскольку энергия присуща не только веществу, но и безмассовым полям.

Энергия - универсальная мера различных форм движения и взаимодействия.

Закон всемирного тяготения, сформулированный Ньютоном – это сила гравитационного взаимодействия F. F = G* т1 * т2 / r2 где G - гравитационная постоянная.

Движение в самом общем виде - это изменение состояния физической системы.

Для количественного описания движения сформировались представления о пространстве и времени, которые за длительный период развития естествознания претерпели существенные изменения.

В своих фундаментальных "Математических началах натуральной философии" Ньютон писал:

«..Время и пространство составляют как бы вместилища самих себя и всего существующего.»

Время выражает порядок смены физических состояний

Время вляется объективной характеристикой любого физического процесса или явления; оно универсально.

Говорить о времени безотносительно к изменениям в каких-либо реальных телах или системах - с физической точки зрения бессмысленно.

Однако в процессе развития физики с появлением специальной теории относительности возникло утверждение:

Во-первых, течение времени зависит от скорости движения системы отсчета. При достаточно большой скорости, близкой к скорости света, время замедляется, т. е. возникает релятивистское замедление времени.

Во-вторых, поле тяготения приводит к гравитационному замедлению времени.

Можно говорить только о локальном времени в некоторой системе отсчета. В этой связи время не есть сущность, не зависящая от материи. Течет оно с различной скоростью в различных физических условиях. Время всегда относительно.

Пространство - выражает порядок сосуществования физических тел.

Первая законченная теория пространства - геометрия Евклида. Она была создана примерно 2000 лет назад. Геометрия Евклида оперирует идеальными математическими объектами, которые существуют как бы вне времени, и в этом смысле пространство в этой геометрии - идеальное математическое пространство.

Ньютон ввел понятие абсолютного пространства, которое может быть совершенно пустым и существует независимо от наличия в нем физических тел. Свойства такого пространства определяются Евклидовой геометрией.

Вплоть до середины XIX в., когда были созданы неевклидовы геометрии, никто из естествоиспытателей не сомневался в тождественности реального физического и Евклидова пространств.

Для описания механического движения тела в абсолютном пространстве нужно указать другое в качестве тела отсчета - рассмотрение одного единственного тела в пустом пространстве бессмысленно.

Поиск по сайту: