Шпаргалки по дисциплине "Концепции современного естествознания"

На сегодня  достоверно известно существование  четырех фундаментальных взаимодействий:

гравитационного(источник-масса;опис з. всемирн. тяготения; проявление кривизны пр)

электромагнитного(источник-заряд;как+ так и -; обеспеч. сущ. атомов, мол, микроскопич. тел)

сильного(проявляется в притяжении нуклонов в сост. ядер атомов, опр. яд. силы, переносчики глюоны. обесп. устойч. ат.ядер)

слабого(ответственно за все виды в-расп.,переносик-бозоны, отвеч за яд. процессы на земле и в недрах звезд, обеспеч. вселенную эн. и вещ-ом)

При этом электромагнитное и слабое взаимодействия являются проявлениями единого электрослабого взаимодействия.

16 концепция  дально и близко действия. теория  единого поля

Дальнодействие (непосредственное действие тел на расстоянии) и близкодействие — две концепции классической физики, противоборствовавшие на заре её становления.

Согласно концепции  дальнодействия, тела действуют друг на друга без материальных посредников, через пустоту, на любом расстоянии. Такое взаимодействие осуществляется с бесконечно большой скоростью (но подчиняется определённым законам). Примером силы, считавшейся одним из примеров непосредственного действия на расстоянии, можно считать силу всемирного тяготения в классической теории гравитации Ньютона.

Согласно концепции  близкодействия, взаимодействия передаются с помощью особых материальных посредников  и с конечной скоростью. Например, в случае электромагнитных взаимодействий таким посредником является электромагнитное поле.

В современной  физике эти понятия иногда используются в другом смысле, а именно, дальнодействующими полями называют гравитационное и электромагнитное (они подчиняются в классическом пределе закону обратных квадратов), а короткодействующими — поля сильного и слабого взаимодействия, которые быстро спадают с расстоянием на больших масштабах, и поэтому проявляются лишь при малых расстояниях между частицами. Принципиальное отличие теории близкодействия, принятой на сегодняшний день, можно рассмотреть на простом примере: взаимодействии двух точечных частиц. Концепция близкодействия постулирует, что в процессе этого взаимодействия частица А испускает другую частицу — С, при этом ее скорость и импульс меняются согласно законам сохранения. Частица С поглощается частицей В, что, в свою очередь, приводит к изменению импульса и скорости последней. В результате создается иллюзия непосредственного влияния частиц A и B друг на друга.

В современной  физике проводится четкое разделение материи на частицы-участники (или  источники) взаимодействий (называемые веществом) и частицы-переносчики взаимодействий (называемые полем). Из четырех видов фундаментальных взаимодействий надежную экспериментальную проверку существования частиц-переносчиков получили три — сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия. Обнаружение переносчиков гравитационного взаимодействия — так называемых гравитонов — как отдельных частиц на современном уровне техники проблематично. Их существование предсказывается в некоторых квантовых расширениях Общей теории относительности и других теориях квантовой гравитации.

Важным отличием теории близкодействия от теории дальнодействия является наличие максимальной скорости распространения взаимодействий (полей, частиц), совпадающей со скоростью  света.

теория ед поля:

в 19 в. максвелл обьединил электрич и магнит. взаимодействия=э\магн. теория

Т электрослабого взаимодействия 1967 вкл. в себя: обьединение электромагнитного и слабого взаимодействия(при10 в2 ГэВ и 10 в 15 К). подтверджено на ускорителе открытием частиц w и z.ответств. за слабое взаимодействие() при такой t изчезают различия между взаимодействиями

т. великого обьединения: слабое+э\магнитное+ сильное при  энергии 1014 ГэВ (10 в 27 К); предсказывает распад протона, необходим эксперимент

т. суперобьединениепопытка  обьединить все взаимодействия. при т 10 в 32 к созд. вселенная. предполагаются открытия скрытой материи, превосх. массу всех галактик; частицы(тахионы),движущ. со скоростью больше света. 

17 порядок и  беспорядок в природе

заложен  2 з-н  термодинамики Невозможен процесс, единственным р-том которого было бы превращение тепла в работу

в закрытых системах процессы направлены в сторону увеличения энтропии

дель. S=дельQ/Т; S-энтропия

S=kLnW,где W- термодинамич. вероятность>1, она характеризует кол-во микросостояний системы. с помощью кот. реализуется макросостояние системы (число перестановок. Чем больше перестановок тем больше энтропия)

безпорядок. при  s-max(P,V.T.c)

порядок при s=min t=0K -273 абс. ноль. смерть всего

тепло не все  в работу 

18.19 Синергетическая концепция развития природы

синергетика- сотрудничество. содействиенаука о самоорганизации  систем

самоорганизация- целенаправленный процесс развития от менее сложных  систем к более  сложным  и упорядоченным формам организации

усл. самоорганизации:

открытость(способность  обмениваться с окр средой в-вом.энерг, информ)

неравновесность(сист. должна наход. далеко от точки термодин. равновесия)

неустойчивость(возникновение  и усиление порядка через флуктуации)

наруш. симметрии

«+» обратная связь(изменения накапливаются. что  приводит к возникновению нового порядка)

2 этапа:

1 эвол. путь развития. закономерность-крит. точка-т. бифуркации.которая  меняет протекание процесса_2 этап  скачек

осн выводы:

хаос созидателен

развитие через  неустойчивость

для развитие есть несколько альтерн. путей

сложным сист. нельзя навязать путь развития

развитие осущ. через случайный выбор в т. бифурк.

динамика развития рассм. как единство случ и необх

в воздействии  на сист. главное не сила. а хар-р  воздействия

Возникновение упорядоченных сложных  систем обусловлено рождением колл. типов поведения под возд. флуктуаций, их конкур. и отбором того типа поведения,кот. оказывается способным сохраниться в усл. конкуренции 

23 квантовая  революция в физике принципы  дополнительности, неопределенности

в конце 19 в кризис в науке. ряд открытий, которые не объяснялись с позиций класс. физики. пытались объяснить законами макромира все явления. поэтому 1900г выделилось направление квантовая физика, объясняющая и изучающая процессы микромира.

совр наука  показала.что материя проявляет и св-ва волн. описание движ. микрообьектов надо применять вероятностный подход корп-волн дуализма. т.к. в-во проявляет двойственные св-ва как частиц(движение по траектории) и поле

принцип дополнительности(Бор1928)-для описания объекта необх применять 2 взаимоискл. набора класс. понятий (частица.волна)

принцип неопределенности(гейнзберг1927)имеются 2 пары величин (координата частицы  х и импульс р). характериз микрообьект.кот  не могут быть известны одновременно с безконечной степенью точности

принцип суперпозиции( наложения)- если физ сист. может находиться в состояниях. опис. неск. волновыми функциями,то она может так же находиться в состоянии. опис. любой линейной комбинацией этих функций

24 структурная  организация микромира. понятие  об элементарных частицах

Согласно стандартной  модели, всё вещество (включая свет) состоит из 12 фундаментальных элементарных частиц и 12 частиц-переносчиков взаимодействий. В это число входят кварки (из которых состоят протоны и  нейтроны), электроны, фотоны и другие элементарные частицы. Всем элементарным частицам присущ корпускулярно-волновой дуализм: с одной стороны, частицы представляют собой единые, неделимые объекты, с другой стороны, вероятность их обнаружить «размазана» по пространству (этот факт иллюстрирует, к примеру, эксперимент с одновременным прохождением фотона сразу через две щели). При некоторых условиях такая «размазанность» может принимать даже макроскопические размеры.

Эл частицы  делятся на протоны,нейтроны.электроны, кот образуют в-во(р и н не относятся  к истинным Эл частицам гипотетич. они сост из кварков)все остальные-кванты полей, обеспечивают различные типы взаимодействий между элементами

их можно классифицировать по

массе лептоны(легкиенейтрино.мюон.электрон) адроны(мезоны пи-мезоны, кА-мезоны,фи-мезоны и барионы протон,нейтрон ). фотоны

электрическому  заряду +- нейтральные

по времени  жизни стабильные, нестабильные. резонансы

по значению спина фермионы (полуцелый) бозоны(целочисленный)

мтруктура молекулы

((р+н)+е)+ атом

р+н-сильное взаимодействие((р+н)+е)-э\м взаимодействие 

25. концепция  атомизма

В истории физики наиболее плодотворной и важной для  понимания явлений природы была концепция атомизма, согласно которой  материя имеет прерывистое, дискретное строение, т. е. состоит из мельчайших частиц — атомов. До конца XIX в. в соответствии с концепцией атомизма считалось, что материя состоит из отдельных неделимых частиц — атомов.

Концепция атомизма, впервые предложенная древнегреческим  философом Левкиппом в V в. до н. э., развитая его учеником Демокритом и  затем древнегреческим философом-материалистом Эпикуром (341—270 до н. э.) и запечатленная в замечательной поэме "О природе вещей" римского поэта и философа Лукреция Кара (I в. до н. э.), вплоть до нашего столетия оставалось умозрительной гипотезой, хотя и подтверждаемой косвенно некоторыми экспериментальными доказательствами (например, броуновским движением, законом Авогадро и др.). В XIX стало известно, что химические атомы разлагаются на более мелкие элементарные частицы и таким образом «атомами» в Демокритовском смысле не являются. Тем не менее, термин используется и теперь в современной химии и физике, несмотря на несоответствие его этимологии современным представлениям о строении атома. В современном представлении молекула— наименьшая частица вещества, обладающая его основными химическими свойствами и состоящая из атомов, соединенных между собой химическими связями. Число атомов в молекуле составляет от двух (Н2, О2, НF, КСI) до сотен и тысяч (некоторые витамины, гормоны и белки). Атомы инертных газов часто называют одноатомными молекулами. Если молекула состоит из тысяч и более повторяющихся единиц (одинаковых или близких по строению групп атомов), ее называют макромолекулой. Атом — составная часть молекулы, в переводе с греческого означает "неделимый". Действительно, вплоть до конца XIX в. неделимость атома не вызывала серьезных возражений. Однако физические опыты конца XIX и начала XX столетий не только подвергли сомнению неделимость атома, но и доказали существование его структуры. В своих опытах в 1897 г. английский фи­зик Джозеф Джон Томсон (1856—1940) открыл электрон, названный позднее атомом электричества. Электрон, как хорошо известно, входит в состав электронной оболочки атомов. В 1898 г. Томсон определил заряд электрона, а в 1903 г. предложил одну из первых моделей атома.