Шпаргалки по дисциплине "Концепции современного естествознания"

Позднее, уже  ближе к нашему времени, постепенно стало происходить воссоздание целостной картины Природы на основе ранее познанных частностей путем приведения, в движение остановленного, т. е. наступила синтетическая стадия ее изучения

Наконец, в настоящее  время пришла пора не только обосновать принципиальную целостность (интегральность) всего естествознания, начинает осуществляться необходимая заключительная интегрально-дифференциальная стадия. Поэтому естествознание как действительно единая наука о Природе рождается фактически только теперь. Лишь на данной заключительной стадии можно на самом деле рассматривать Природу (Вселенную, Жизнь и Разум) как единый многогранный объект естествознания 

8 Материя и  её виды

материя- фундаментальное  понятие, связанное с любыми объектами, существующими в природе, о которых  можно судить благодаря ощущениям

виды: вещество и поле(корпускулярно-волновой дуализм)

форма: пространство и время(пространственно-временной  континуум)

способ существования: в движении в различных формах

свойства материи: объективность, всеобщность, неуничтожимость, неисчерпаемость 
 
 

9 Корпускулярное  и континуальное описание природы

корпускулярное  описание-материя имеет св-ва частиц

континуальное- материя имеет св-ва поля.

 в начале 20 века описания стали дополнять  друг-друга, а не противопоставляться благодаря созданию концепции корпускулярно-волнового дуализма материи. «материя обладает двойственными свойствами». все матобъекты проявляются и как единые и как дискретные, т.о материя едина в своих свойствах. свет можно трактовать как поток корпускул (фотонов), которые во многих физических эффектах проявляют свойства электромагнитных волн. Свет демонстрирует свойства волны но и проявляет себя и как частица, которая излучается или поглощается целиком объектами, размеры которых много меньше его длины волны (например, атомными ядрами). 

10 Классические представления о пространстве и времени

и. ньютон. теория пространства и времени

основание: постулаты  класс. мех. об однородности и изотропности пр-ва и однородности времени; принцип  относительности Галилея; геометрия  Евклида

ПРОСТРАНСТВО 

служит абсолютной системой отсчета

остается всегда неподвижно

во всех точках и направлениях обладает одинаковыми  геометрическими свойствами (в инерциальных системах отсчета размеры тел  не зависят от скорости движения системы)

ВРЕМЯ

служит абсолютной системой отсчета для измерения длительности процессов происходящих в пространстве (в И. с.о. интервал времени для событий не зависит от скорости движения системы)

= 1. пр. и вр. рассматриваются  как вместилище для материи

   2. пр. и  вр. абсолютны,т.е. существуют независимо от материи

   3. пр и  вр. не связаны между собой 

11 СТО и ОТО

сто(1905-1908)

основания:

постулаты однородности и изотропности пр. и однородности вр.

принцип относительности  Эйнштейна

геометрия евклида

ПОСТУЛАТЫ ЭЙНШТЕЙНА

все з-ны природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета

скорость света  в вакууме  одинакова во всех инерциальных системах отсчета (300000 км\с)

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ  ЛОРЕНЦА

длина отрезка  в направлении движении сокращается

ход времени  замедляется(парадокс близнецов)

= 1. ПР и ВР  относительны (зависят от скорости)

   2. ПР и ВР образуют 4х-мерный континуум(единство, непрерывность, связь)

ОТО (1915-1916)

основание:

постулат о  неизменности физ. законов при переходе от 1 иннерциальной системе отсчета  к др.

неевклидова геометрия

1. зависимость пр-ва от от распред. масс материи
2. зависимость времени от распределения масс

= 1.вблизи тяготеющих  масс: пространство искривляется(звезду видно, хотя не должно), время замедляется(вблизи Солнца задержка радиосигнала)

2. пр, вр, мат едины 

12. современная  концепция пр-ва и времени

Научное понимание  пространства до XX в. мало отличалось от обыденного. Евклид построил геометрию  трехмерного пространства, которая  находится в основе классической науки. Декарт заполнил евклидово пространство материей, находящейся в вечном движении. Ньютон представил пространство однородным, изотропным и абсолютным.

Чтобы объяснить  особенности распространения света  в инерциальных системах отсчета, Эйнштейн предложил свою теорию относительности. В специальной теории относительности пространство и время объединены в четырехмерный континуум, т. е. событие задается четырьмя числами — тремя координатами и моментом времени. В рамках специальной теории относительности пространство и время имеют относительный характер. При скоростях инерциальной системы, близкой к скорости света, темп времени замедляется, а размеры укорачиваются.

На основе евклидовой геометрии была построена теория тяготения Ньютона, а неевклидовой — общая теория относительности. Общая теория относительности утверждает, что свойства пространства определяются параметрами тел, заполняющих его. Отклонение пространства от евклидовости сказывается вблизи тяготеющих масс.

В специальной  теории относительности показана взаимосвязь  пространства и времени, т. е. утверждается, что нет времени вне пространства. В общей теории относительности показана взаимосвязь пространства-времени с материей. В сильных полях тяготения не только происходит искривление пространства, но и замедляется ход времени. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

13 симметрия в природе

Симметрия -в широком смысле — соответствие, неизменность (инвариантность), проявляемые при каких-либо изменениях, преобразованиях (например: положения, энергии, информации, другого). Так, например, сферическая симметрия тела означает, что вид тела не изменится, если его вращать в пространстве на произвольные углы (сохраняя одну точку на месте). Двусторонняя симметрия означает, что правая и левая сторона относительно какой-либо плоскости выглядят одинаково.

Отсутствие или  нарушение симметрии называется асимметрией

В теоретической  физике, поведение физической системы  описывается некоторыми уравнениями. Если эти уравнения обладают какими-либо симметриями, то часто удаётся упростить  их решение путём нахождения сохраняющихся  величин (интегралов движения). Так, уже в классической механике формулируется теорема Нётер, которая каждому типу непрерывной симметрии сопоставляет сохраняющуюся величину. Из неё, например, следует, что инвариантность уравнений движения тела с течением времени приводит к закону сохранения энергии; инвариантность относительно сдвигов в пространстве — к закону сохранения импульса; инвариантность относительно вращений — к закону сохранения момента импульса.

Преобразования                     Инвариантность   Закон сохранения

 ↕ трансляции  времени Консервативность …энергии

↔ изотропия  времени Изотропия времени …энтропии

↔ трансляции пространства Однородность …импульса

○ Вращения                   Изотропность

                                                     пространства …момента

                                                                                           импульса

× Группа Лоренца                   Относительность

                                                    Лоренц-инвариантность …интервала 

14 законы сохранения

Законы сохранения — фундаментальные физические законы, согласно которым при определённых условиях некоторые измеримые физические величины, характеризующие замкнутую физическую систему, не изменяются с течением времени.

Философские предпосылки  к открытию закона были заложены ещё античными философами, а также Декартом и М. В. Ломоносовым.

в макромире:

Закон сохранения энергии фундаментальный закон природы, установленный эмпирически и заключающийся в том, что для изолированной физической системы может быть введена скалярная физическая величина, являющаяся функцией параметров системы и называемая энергией, которая сохраняется с течением времени. Поскольку закон сохранения энергии относится не к конкретным величинам и явлениям, а отражает общую, применимую везде и всегда, закономерность, то его можно именовать не законом, а принципом сохранения энергии. полная мех. энергия мат. точки,на кот. действуют только консервативные силы сохр. во времени

Закон сохранения импульса утверждает, что сумма импульсов всех тел (или частиц) замкнутой системы есть величина постоянная.

В классической механике закон сохранения импульса обычно выводится как следствие  законов Ньютона. Из законов Ньютона  можно показать, что при движении в пустом пространстве импульс сохраняется во времени, а при наличии взаимодействия скорость его изменения определяется суммой приложенных сил. полный импульс Р замкнутой системы остается постоянным во времени

Закон сохранения момента  импульса — векторная сумма всех моментов импульса относительно любой оси для замкнутой системы остается постоянной в случае равновесия системы. В соответствии с этим, момент импульса замкнутой системы относительно любой неподвижной точки не изменяется со временем. Закон сохранения момента импульса есть проявление изотропности пространства. момент имп. L замкнутой системы тел относительно любой неподвижной точки остается постоянным во времени

Закон сохранения массы исторический закон физики, согласно которому масса как мера количества вещества сохраняется при всех природных процессах, то есть несотворима и неуничтожима. В метафизической форме закон известен с древнейших времён. Позднее появилась количественная формулировка, где в качестве меры массы объекта вначале использовался его вес. В настоящее время известен ряд условий, при которых данный закон нарушается — например, при радиоактивном распаде совокупная масса вещества уменьшается. В современной физике закон сохранения массы является частным случаем закона сохранения энергии, и он выполняется только в консервативных физических системах, то есть при отсутствии энергообмена с внешней средой. сумма масс взаимодействующих тел с течением времени не изменяется

в микромире

Закон сохранения электрического заряда гласит, что алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется.

Закон сохранения заряда выполняется абсолютно точно. На данный момент его происхождение  объясняют следствием принципа калибровочной  инвариантности

Закон сохранения лептонного числа разность числа лептонов и антилептонов в данной системе. Во всех наблюдавшихся процессах лептонное число в замкнутой системе сохраняется, поэтому был сформулирован закон сохранения лептонного заряда, являющийся одним из экспериментальных оснований Стандартной Модели физики элементарных частиц. Однако причины, по которым лептонное число сохраняется, пока неизвестны.

Закон сохранения барионного числа это приблизительно сохраняемое квантовое число системы.  
 

15 фундаментальные  взаимодействия в природе

Фундаментальные взаимодействия — качественно различающиеся типы взаимодействия элементарных частиц и составленных из них тел.