Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира. Общие представления об естествознании.

КСЕ (ИНТЕРНЕТ-ЭКЗАМЕН)

Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира. Общие представления об естествознании.

Естествознание – наука, представляющая собой комплекс наук о природе, взятых в их взаимосвязи. Причем под природой понимается все сущее, весь мир в многообразии его форм.

–– Пять фундаментальных естественных наук: физика, биология, химия, астрономия, геология.

– Особенностями естествознания античного периода были… отсутствие эксперимента.

– Процесс научного познания начинается с наблюдения и сбора фактов.

– Важнейшим отличием естественнонаучных знаний от гуманитарных является … эмпирическая проверяемость.

– Для естественных наук характерно… строго объективное объяснение действительности.

– Верный принцип этики науки… – на научные открытия не существует права собственности, они являются достоянием всего человечества.

– В процессе измерения происходит… фиксация и регистрация количественных характеристик объекта при помощи различных измерительных приборов.

– Основой всех естественных наук является… физика.

Наука – это культурно обусловленная деятельность, (а также результаты этой деятельности), направленная на получение и систематизацию достоверных знаний об определенных аспектах или явлениях действительности.

– Наука…доказательна, …носит светский характер… внутренне непротиворечива…практически ориентирована.

– Большинство специалистов считает, что наука возникла в 16-17 вв., а предыдущий этап называют «преднаучным».

– В настоящее время науки принято делить на: логико-математические; естественные (естественно-научные); инженерно-технические (инженерно-технологические); социально-гуманитарные.

– Три модели процесса научного познания: а) эмпиризм (модель индуктивного обобщения опыта; Ф. Бэкон, Дж. Гершель, Ст. Джевоне и др.); б) теоретизм (Исходным пунктом научной работы является некая общая идея, понятие, принцип – детерменизм, эволюция, абсолютный дух и т.д.и т.д; Гегель, А. Уатхейд, марксистская диалектика природы и т.д.; совр. ученые П. Дюгем, И. Лакатос, А. Пуанкаре); в) проблематизм (эту модель сформулировал Карл Поппер: проблемы принципиально неустранимы, решить проблему значит переформировать её так, чтобы она устроила коллег);

1.2. Научный метод – это специальный, осознанный, контролируемый способ исследования предмета с целью получения о нем достоверного и систематического знания.

– эмпирический метод познания: 1) наблюдение; 2) эксперимент; 3) измерение – это процесс, заключающийся в определении количественных значений тех или иных свойств,сторон изучаемого объекта, явления с помощью специальных измерительных устройств.
– теоретические методы познания: А) идеализация (создание идеальных, типичных (формальных) объектов для объяснения эмпирических вещей); б) формализация – совокупность познавательных операций, обеспечивающих отвлечение от значения понятий теории с целью исследования её логических особенностей; в) математизация (а по сути, формализация) – оперируя символами можно получать новые знания, решать задачи и т.п.; г) математическое моделирование – создание идеальных моделей, зафиксированных в символико-знаковой форме; д) экстраполяция – экстенсивное приращение знания путем распространения (переноса) объяснительных моделей (закономерностей) или следствий какой-либо теории с одной сферы описываемых явлений на другие сферы (напр., закон теплового излучения М. Планка («»энергия излучения может передаваться только отдельными порциями (квантами), был экстраполирован (перенесен) Эйнштейном на другую область знаний; или: распространение закономерностей, выработанных в теории тяготения Ньютона, были перенесен на другие

сферы.

– особенные универсальные методы исследований: анализ, синтез, сравнение, классификация, аналогия, моделирование.

– Методология – учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности. Вводя это понятие, фактически различают: 1) знание о мире и 2) знание о познании. Типы методологического знания: нормативный и дескриптивный.

– Уровни методологического зн ания:1) философская методология; 2) уровень общенаучных принципов и форм исследования. Сюда можно отнести проблемно-содержательные теории; 3) универсальные концептуальные системы; 4)конкретно-научная методология.

– Предмет познания – это то, каким представляется объект исследования, исходя из целей, задач, методов, категориального строя и истории развития научной дисциплины. Объект познания – это часть реальности, выделенная для изучения. Проблема – это существенный эмпирический или теоретический вопрос, формулируемый с помощью имеющихся языковых средств науки, ответ на который требует получения новой эмпирической или теоретической информации.

История естествознания.

– Натурфилософия – первая форма существования естествознания в истории человечества

– Атомистическое учение о природе (Левкипп, Демокрит, Эпикур о двух началах в природе: атоме и пустоте).

–Аристотель, вслед за Эмпедоклом считал, предполагал существование 4-х «стихий»-воды, земли, воздуха и огня – вечных, что небо усеяно эфиром – нетленным элементом.

Он различал естественные и насильственные движения тел, физику земную и физику небесную. Вселенная ограничена в пространстве. «зона эфира» находится над Луной, а ниже 4 элемента. Космос имеет форму сферы. Земля шарообразна. «В природе нет пустоты».

– в 5-з вв. до н.э стали формироваться астрономия, математика, география, медицина, история. Три великие идеи Гераклита: идея вечного движения; идея единства Вселенной; идея закономерности явлений.

– Н.Коперник. «Об обращении небесных сфер» (1543 г.) сформулировал учение о гелиоцентрической системе. Первым использовал эксперимент.

– И. Кеплер открыл эллиптическую форму орбит и законы, по которым движутся планеты вокруг Солнца.

– Дж. Бруно: идея множественности миров, бесконечности и однородности Вселенной.

– Ньютон: три1 закона механики, закон Всемирного тяготения; Земля сжата у полюсов

Развитие представлений о материи.

– Материя – бесконечное множество всех сосуществующих в мире объектов и систем, совокупность их свойств и связей, отношений и форм движения. Она включает в себя не только непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но и все те, которые не даны человеку в его ощущениях.

– Антиматерия – материя, имеющая гравитационные свойства обычной материи, но противоположные по знаку электрический заряд и константы взаимодействия ядерных сил. Античастица – частица антиматерии.

- Представления о материи в порядке их возникновения… Ответ: 1. каждое вещество состоит из четырех стихий, смешанных в определенной пропорции; 2. существуют две формы материи, обладающие противоположными свойствами, – вещество и физическое поле; 3. между материей в форме гравитационного поля и геометрическими свойствами пространства-времени невозможно…

– Виды материи: 1) вещество – основной вид материи, обладающий массой покоя (элементарные частицы, атомы, молекулы и и образованные их них материальные объекты; 2) физическое поле – особый вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие (электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, волновые поля, соответствующие различным частицам. Источником физических полей являются частицы); 3) физический вакуум (низшее энергетическое состояние квантового поля.).

– При описании материальных систем используют: 1) корпускулярную (от лат. – частица) и 2) континуальную (от лат. – непрерывный) – рассматривает повторяющиеся непрерывные процессы, колебания, которые происходят в окрестности некоторого среднего положения. При распространении колебаний в среде возникают волны. Эта теория описывает волновые процессы. С т.зр. этой концепции вся материя рассматривалась как форма поля, равномерно распространенного в пространстве, а после случайного возмущения поля возникли волны, т.е. частицы с различными свойствами. Взаимодействие этих образований привело к появлению атомов, молекул, макротел, образующих макромир.

– На основе этого критерия выделяют уровни материи: 1 ) микромир – это мир от атомов до элементарных частиц; все они обладают и корускулярными, и волновыми свойствами); 2) макромир – мир материальных объектов, соизмеримых по своим масштабам с человеком (макромолекулы, вещества в различных агрегатных состояниях, живые организмы, человек и продукты его деятельности); 3 ) мегамир – сфера огромных космических масштабов и скоростей (планеты и их системы, галактики и их скопления, образующие метагалактики).

Структура микромира.

– Микромир (греч. – маленький) – сфера предельно малых объектов, где расстояния измеряются величинами от 10 минус восьмой степени до 10 минус 16-й степени, а время жизни от бесконечности до 10 минус 24-й степени.

– До конца 19 в. в науке господствовало убеждение, что все физические тела состоят из очень маленьких частиц – молекул, невидимых глазу, но доступных наблюдению в мощный микроскоп. Однако сами молекулы состоят из ещё более мелких частиц – атомов. Например, молекула воды состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Атомы, начиная с Демокрита, считались неделимыми.

– Э. Резерфорд доказал, что в любом атоме существует ядро – положительно заряженная частица, размер которой (одна стомиллиардная часть миллиметра) очень мал по сравнению с размерами всего атома (одна десятимиллионная часть мм.)

– Ядро меньше атома в 10000 раз, но в нём почти полностью сосредоточена вся атомная масса.

– Любое ядро заряжено положительно, и величина заряда определяется количеством протонов в ядре Z (зарядовое число). Количество протонов и нейтронов в ядре определяет массовое число ядра А.

– Ядра с одинаковым зарядовым числом Z и разными массовыми числами А называются изотопами.

– Изотопы обладают одинаковыми химическими свойствами и разными физическими

– Заряд ядра равен сумме зарядов входящих в него протонов, но масса ядра не равна сумме отдельных свободных протонов и нейтронов (нуклонов), она несколько меньше её. Это потому, что для связи нуклонов в ядре (для организации сильного взаимодействия) требуется энергия связи E.

– Каждый нуклон (и протон и нейтрон), попадая в ядро, образно говоря, выделяет часть своей массы для формирования внутриядерного сильного взаимодействия.

– Правильная последовательность в структурной иерархии микромира: 1. элементарные частицы – 2. ядра атомов – 3. атомы – 4. молекулы.

– Элементарные час тицы – основные структурные элементы микромира. Они могут быть составными (протон, нейтрон) и несоставными (электрон, нейтрино, фотон). К настоящему времени обнаружено более 400 частиц и их античастиц.. Масса покоя нейтрино не равна нулю, хотя от нуля отличается ненамного. Античастицы имеют многие из тех же признаков, что и их частицы-двойники (массу, спин – собственный момент импульса микрочастицы, который не зависит от её положения в пространстве, время жизни и т.д.), но отличаются от них знаками электрического заряда или другими характеристиками.

– В 1928 г. П. Дирак предсказал существование античастицы электрона – позитрона, который был обнаружен 4 года спустя К. Андерсоном в составе космических лучей.

– Все элементарные частицы, кроме нейтральных, имеют свои античастицы.

Античастица – такая частица, масса и спин которой точно равны массе и спину данной частицы, а электрический заряд, магнитный момент и др. подобные характеристики равны по величине и противоположны по знаку тем же характеристикам частицы. Примеры заряженных частиц и античастиц: электрон и позитрон; протон и антипротон. о. Характерный признак таких пар (частица-античастица) – аннигиляция при их столкновении.

– При столкновении частицы и античастицы происходит их аннигиляция (от лат. – превращение в ничто, уничтожение) – превращение элементарных частиц в другие частицы, число и вид которых определяются законами сохранения (например, в результате аннигиляции пары электрон-позитрон рождаются фотоны).

– Ученые продолжают поиск фундаментальных частиц, которые могли бы быть составными «кирпичиками» для построения известных частиц. Гипотеза о существовании подобного рода частиц, названных кварками, была высказана в 1964 г. М. Гелл-Маном.

– Одна из отличительных особенностей кварков заключается в том, что они имеют электрические заряд ы.

– Кварки могут соединяться друг с другом парами и тройками.

– Соединения трех кварков образуют барионы (протоны и нейтроны).
– Элементарные частицы классифицируют по массе единицы, электрическому заряду, типу физического взаимодействия, в котором участвуют элементарные частицы, времени жизни, спину и др.

– В зависимости от массы покоя частицы (масса её покоя, которая определяется по отношению к массе покоя электрона, считающегося самой легкой из всех частиц, имеющих массу) выделяют: а) фотоны - частицы, которые не имеют массы покоя и движутся со скоростью света; б ) лептоны – легкие частицы (электрон и нейтрино); в) мезоны – средние частицы с массой от одной до тысячи масс электрона (пи-мезон, ка-мезон и др.); г ) барионы – тяжелые частицы с массой более тысячи масс электрона (протоны, нейтроны и др.).

– В зависимости от электрического заряда выделяют: а) частицы с отрицательным зарядом (напр., электроны); б) частицы с положительным зарядом (напр., протон, позитроны); в) частицы с нулевым зарядом (напр., нейтрино). Существуют частицы с дробным зарядом – кварки.

– С учетом типа фундаментальных взаимодействия, в котором участвуют частицы, среди них выделяют: а) адроны – участвуют в сильном, электромагнитном и слабом взаимодействии; б) лептоны – участвуют только в электромагнитном и слабом взаимодействии; в) частицы – переносчики взаимодействий (фотоны, гравитоны, глюоны, промежуточные векторные бозоны).

– Представления о материи, как мельчайших, неделимых, бесструктурных атомах, двигающихся в пустоте, свойственны… античным мыслителям.

Развитие представлений о движении.

– Расположите представления о движении в порядке их возникновения… Ответ: 1.существуют 2 вида движения: «естественное» и «насильственное»; 2. существует один вид движения – механическое перемещение тел в пространстве и времени; 3. существует множество форм движения материи.

– Перемещение механических масс (небесных, земных тел) без учета их внутренней природы может рассматриваться как…механическая… форма движения материи.

1.6. Развитие представлений о взаимодействии.

– Фундаментальные взаимодействия по величине относительной интенсивности (от большей к меньшей) располагаются в следующем порядке… сильное (ядерное), электромагнитное, слабое (ядерное), гравитационное.

– Фундаментальные взаимодействия, преобладающие между объектами: … 1. микромира – сильное, слабое и электромагнитное; 2. макромира – электромагнитное); 3. мегамира – гравитационное.

– Частицы-переносчики фундаментальных взаимодействий: 1. гравитационного – гравитон; 2. слабого – три бозона; 3. электромагнитного – фотон; сильного – глюон.

– Квант поля, который переносит электромагнитное взаимодействие, это… фотон.

 

Принципы симметрии, законы сохранения.

– инвариантность свойств объекта по отношению к каким-либо преобразованиям над ним … это – симметрия.

Простейшие симметрии – это … а) однородность (одинаковые свойства во всех системах) – пространства и времени; б) изотропность (одинаковые свойства во всех системах) пространства.

– «А низотропность» (от греч. – неравный + свойство ) времени – это … скорость распространения света.

– Принцип относительности в специальной теории относительности Эйнштейна гласит, что законы физики будут одинаковы для наблюдателей, движущихся равномерно относительно друг друга. Этот принцип разновидности … симметрии, так как природа относится к наблюдателям совершенно одинаково, … симметрично.

– Все 4 типа физических взаимодействий имеют калибровочную природу и описываются… калибровочными …симметриями.

– Калибровочные симметрии связаны с изменением … масштаба.

– Калибровочные симметрии – это пример… негеометрической симметрии.

– Система обладает … калибровочной симметрией …, если её природа остаётся неизменной при изменении системы отсчета уровня, масштаба или значения некоторой физической величины.

– Типы симметрии: а) вращательная (любой организм обладает вращательной симметрией)…б) вращательно-поступательная симметрия.

– Симметрия, лежащая в основе естественнонаучной картины мира (симметрия физических явлений и законов природы) это … физическая … симметрия.

– Виды симметрии … а) поворотная…б) переносная (трансляционная)…в) зеркальная…(поворотной и зеркальной симметрией обладают некоторые буквы: Ж, Н, Ф, О, Х.

– Симметрии, связанные с одновременным уменьшением или увеличением частей фигуры и расстояний между ними – это … симметрии подобия ( например, матрешки )

– Симметрия положений, форм, структур (та симметрия, которую можно видеть) называется … геометрической … симметрией.

Перестановочная симметрия … «если тождественные частицы поменять местами, то никаких изменений не происходит.

-- В квантовой физике установлено, что т. н. симметрия или асимметрия волновых функций определяется… спином частицы.

– Частицы с полуцелым спином (например, электроны, протоны, нейтроны) описываются … асимметрическими волновыми функциями и подчиняются статистике Ферми-Дирака. (Эти частицы называются фермионами).

– Частицы с целочисленным спином, в том числе и нулевым (такие, как фотон (Ls= 1) или л-мезон (Ls=0), описываются… симметричными волновыми функциями и подчиняются статистике Бозе-Эйнштейна. Эти частицы называются бозонами.

Наследственность – это тоже определенная симметрия.(пример:инвариантность биологических свойств по отношению к переходу от одного поколения к другому.

– В живой природе огромное большинство живых организмов обнаруживает различные виды симметрий…формы, подобия, относительного расположения.

– Виды симметрии простейших – радиальная (солнечники)… двусторонняя (некоторые жгутиковые) … поступательно-вращательные (морские амебы со спирально закрученными раковинами)… метамерия (у некоторых видов).

– виды симметрии у многоклеточных животных…а) радиальная или лучевая гидра, коралловые полипы, медузы)…б) двусторонние билатеральные (все остальные виды животных, начиная с плоских червей)… Метамерия… у кольчатых червей, членистоногих.

– Внешняя симметрия – основание классификации организмов… симметрия сферическая…радиальная… осевая…

Законы сохранения:

1) импульса – количества движения – произведение скорости на массу движущегося тела6»если сумма внешних сил равна нулю, импульс системы тел остается постоянным при любых происходящих в ней процессах »;

2) момента импульса. Моменты импульса отдельных частиц вращающегося тела могут как угодно изменяться, однако общий момент импульса (сумма моментов импульса отдельных частей тела) остается постоянным. Пример: вращение фигуриста на коньках с руками, вытянутыми в стороны, и с руками, поднятыми над головой;

3) сохранения энергии. Энергия – универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Энергия никогда не исчезает и не появляется вновь, она лишь превращается из одного вида в другой. Кинетическая энергия механической системы – это энергия механического движения этой системы. Потенциональная энергия – это механическая энергия системы тел, которые взаимодействуют посредством силовых полей (например, гравитационных сил).

4) сохранения заряда. Электрические заряды – это источники электромагнитного поля. «В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов системы остается неизменной во времени, какие бы процессы ни происходили внутри этой замкнутой системы». Этот закон справедлив на всех структурных уровнях материального мира.

– Теорема Эмми Нетер и законы сохранения. «Если некоторая система инвариантна относительно некоторого глобального преобразования, то для неё существует определенная сохраняющая величина».

– Законы сохранения являются следствиями симметрий, существующих

 

Эволюция представлений о пространстве и времени.

 

– Знаменитый врач и философ Эмпедокл утверждал реальность изменения и движения, при этом подчеркивал, что пустого пространства не существует.

– В системе Демокрита два пространства: непрерывное пространство как вместилище и математическое пространство, основанное на амерах как масштабных единицах протяжения материи.

– Эпикур рассматривал свойства механического движения исходя из дискретного характера пространства и времени. Например, свойства изотахии заключается в том, что все атомы движутся с одинаковой скоростью. На математическом уровне суть изотахии заключается в том, что в процессе перемещения атомы проходят один «атом пространства» за один «атом времени».

Евклид обосновал геометрические представления об однородном и бесконечном пространстве.

К. Птолемей: время бесконечно, пространство конечсно.

Древнегреческие атомисты различали два типа пространства и времени. В их представлениях были реализованы субстанциональные и атрибутивные концепции.

– Аристотель: « пустого пространства не бывает». Время немыслимо и не существует без движения, но оно не есть само движение. Здесь реализована реляционная концепция.

– В гелиоцентрической системе мира Н. Коперника концепция единого однородного пространства и равномерности течения времени обрела реальный эмпирический базис.

– Космологическая теория Д. Бруно связала воедино бесконечность Вселенной и пространства. Представляя Вселенную как «целое бесконечное», как «единое, безмерное пространство, Бруно делает вывод и о безграничности пространства, ибо оно «не имеет края, предела и поверхности».

– Принцип относительности Галилея: «все физические (механические) явления происходят одинаково во всех системах, покоящихся или движущихся равномерно и прямолинейно с постоянной по величине и направлению скоростью. Такие системы называются инерциальными.

– Одновременность времени означает… инвариантность законов природы относительно сдвигов во времени.

– Абсолютное пространство – самостоятельная сущность, которая не зависит от находящихся в ней объектов и протекающих процессов. Это положение…классической механики.

– «Любое тело сохраняет состояние покоя или движения равномерно и прямолинейно до тех пор, пока воздействие других тел не выведет его из этого состояния». Это – принцип инерции, сформулированный… Исааком Ньютоном (Первый закон Ньютона).

– «Если система движется равномерно и прямолинейно, то, не выходя за её пределы, никакими приборами невозможно обнаружить факт её движения или покоя, так как такое движение не влияет на ход процессов, протекающих в данной системе. Какое из тел, движущихся равномерно и прямолинейно, а какое покоится однозначно сказать невозможно» (нужна точка отсчета).

– П ринцип относительности сформулировал Галилей: «Если законы механики справедливы в одной системе координат, то они справедливы и в любой другой системе, движущейся прямолинейно и равномерно относительно первой» … Такие системы называются инерциальными.

– Понятие инерциального движения ввёл …Г. Галилей («тело, не подверженное воздействию внешних сил, будет двигаться не по кругу, а равномерно по прямой траектории или оставаться в покое).

– Течение времени и пространственные интервалы независимы… а) друг от друга; б) от состояния движения системы отсчета (от преобразования координат).

– При сжатии вращающегося тела скорость его вращения… возрастает

(закон механики).-

– Согласно принципу относительности Галилея, скорость тела в движущейся системе отсчета относительно неподвижной … равна некоторой векторной сумме скорости относительно движущейся системы отсчета и скорости движущейся системы отсчета относительно неподвижной («Правило сложения скоростей» Галилея).

– В классической механике абсолютные пространство и время выступали в качестве структуры мира на теоретическом уровне.

Галилей, Ньютон и Декарт рассматривали различные сочетания концепций пространства и инерции: Галилей признает пустое пространство и круговое инерциальное движение. Декарт дошел до идеи прямолинейного инерциального движения, но отрицал пустое пространство. И только Ньютон объединил пустое пространство и и прямолинейное инерциальное движение.

Взаимодействием материальных элементарных частиц Декарт пытался объяснить все наблюдаемые физические явления: свет, теплоту, электричество, магнетизм. Само же взаимодействие он представлял в виде давления или удара при соприкосновении частиц друг с другом и ввёл, таким образом, в физику идею близкодействия.

Концепция близкодействия (Декарт, Гюйгенс, Френель, Фарадей) была связана с пониманием пространства как протяженности вещества и эфира, в котором свет распространяется с конечной скоростью в виде волн. Это привело в дальнейшем к понятию поля, от точки к точке которого и передавалось взаимодействие.

– В XIX в. сформулирован принцип близкодействия. Имеет два варианта: 1-й вариант сформулировал М. Фарадей: «взаимодействие между телами переносится полем, от точки к точке, с конечной скоростью. 2-й вариант (уточненный в XX в.): «каждое фундаментальное физическое взаимодействие переносится соответствующим полем, от точки к точке, со скоростью, не превышающей скорость света в вакууме».

– Исторически первым был сформулирован принцип дальнодействия. Автор – Ньютон, который с помощью данного принципа пытался объяснить механизм действиягравитационных сил. Согласно принципу дальнодействия, взаимодействие между телами происходит мгновенно на любом расстоянии, без каких-либо материальных носителей и посредников (агентов взаимодействия ).

У Ньютона пространство считалось бесконечным, плоским, «прямолинейным», евклидовым. Оно рассматривалось как абсолютное, пустое, однородное, изотропное (нет выделенных точек и направлений) и выступало в качестве «вместилища» материальных тел, как независимая от них инерциальная система. Время – абсолютно, однородно, равномерно текущее. Фактически классическая механика сводила время к длительности.

И. Кант рассматривал пространство и время как априорные (доопытные) формы чувственного созерцания, вечные категории сознания.

– Коренным отличием специальной теории относительности от предшествующих теорий является признание пространства и времени в качестве внутренних элементов движения материи, структура которых зависит от природы самого движения и является его функцией

– Пространство и время в специальной теории относительности трактуется с точки зрения реляционной концепции

Развитие науки в 20 веке раскрыло новые аспекты зависимости пространства и времени от материальных процессов. Из теории относительности и экспериментальных фактов современной физики следует, что с увеличением скорости движения тел и приближением её к скорости света возрастает масса, относительно сокращаются линейные размеры в направлении движения, замедляются все процессы по сравнению с состоянием покоя тел.

 

 

Специальная теория относительности (сокращенно – СТО )

 

В 1905 г. А. Эйнштейн в работе «К электродинамике движущихся сред» изложил основы специальной теории относительности (СТО). Специальной она называется потому, что эта теория только для равномерного и прямолинейного движения, то есть не охватывает весь мир. В основе этой теории лежат два принципа: 1) постоянства скорости света (300 тыс. км/сек); 2) принцип относительности (равномерное и прямолинейное движение и состояние покоя равноправны и неразличимы).

В классической механике течение времени и пространственные интервалы считались независимыми друг от друга.и от состояния движения системы отсчёта. Таким образом, объектом изучения в механике Ньютона были или материальные точки, или точки пространства, или моменты времени.

Объектом СТО выступают физические события как целостные объекты, в которых объединены понятия материи, движения, пространства, времени. Согласно СТО, физической реальностью обладают не точки пространства и не моменты времени, а только сами события, определенные четырьмя числами X, Y, Z, t в виде законов в едином четырех мерном пространственно-временном континууме.

– Пе рвый постулат СТО: во всех инерциальных системах отсчета все физические явления протекают одинаково (обобщенный принцип относительности). Этот постулат распространяет принцип эквивалентности инерциальных систем классической механики на широкий круг физических явлений. «Законы природы инвариантны относительно смены системы отсчета» – (принцип относительности в специальной теории относительности Эйнштейна – «никакими физическими опытами (механическими и электромагнитными) внутри данной системы отсчета нельзя установить, движется эта система равномерно или покоится». При этом пространство и время являются связанными друг с другом, зависящими друг от друга.

– В торой постулат СТО: во всех инерциальных системах отсчета скорость света одинакова (принцип инвариантности скорости света) …Инвариантность скорости света – принцип постоянства скорости света в вакууме, которая равна 300000 км/сек.). Достичь скорости света электрон не может (v = 0, 9999999 с., где «v» и «с» скорости электрона и света соответственно. При этом масса электрона возрастает в 2500 раз). Движение тел со скоростью, близкой к скорости света, принято называт ь релятивистским (от лат – относительный)

– Скорость света … а) не зависит от направления движения системы; б) не зависит от скорости движения системы отсчета.
В конце 19 в. было доказано, что скорость света – постоянная величина, независящая от движения источника.

– Основу общей теории относительности составляют следующие положения: 1) скорость света есть величина постоянная в любых системах отсчета…2) все физические процессы при одних и тех же условиях протекают одинаково в любых системах отсчета.

– Специальная теория относительности гласит… а) во всех инерциальных системах отсчета все физические явления протекают одинаково (обобщенный принцип относительности);… б ) во всех инерциальных системах отсчета скорость света одинакова (принцип инвариантности скорости света). Движение тела со скоростью, близкой к скорости света называется релятивистским (лат. – относительный).

– Существуют микрочастицы – «люксоны», которые имеют скорость света. Это … фотоны и нейтрино (У них практически нет массы покоя, их нельзя затормозить, они всегда движутся со скоростью света).

– Два события, происходящие одновременно в разных местах одной системы, не являются одновременными в другой системе отсчета. Это положение СТО называется… парадоксом универсальности.

– Темп протекания времени в движущейся системе отсчета замедляется в сравнении с темпом тех же процессов в неподвижных системах отсчета. Это … парадокс времени (в специальной теории относительности, или эффект релятивистского замедления времени)

– Длина тела в системе отсчета, относительно которой оно движется, меньше длины, измеренной в системе отсчета, где тело неподвижно. Это… парадокс длины (в СТО – сти – это эффект … релятивистского сокращения длины в направлении движения тела.

– Пространственный и временной интервалы следует считать относительными, зависящими (в спец. теории относительности) от… движения наблюдателя.

Выделим основные релятивистские эффекты (следствия постулатов СТО): а) относительность одновременности; б) относительность расстояний (релятивистское сокращение длин); в) относительность промежутков времени (релятивистское замедление времени); инвариантность причинно-следственных связей; единство пространства-времени.

– В специальной теории относительности превращение энергии из одного вида в друго й соответствует переходу массы из одной формы в другую. Это – показатель … эквивалентности массы и энергии.

Замедление времени. Эффект СТО, согласно которому для движущегося наблюдателя течение времени замедляется.

 

Микро-, макро-, мегамиры.

– Соответствие между структурным уровнем Вселенной и основными закономерностями движения объектов в нём: 1) мегамир – А. (закономерности специальной и общей теории относительности); 2 ) макромир – В. (законы классической механики и электродинамики);

3 ) микромир – С. (законы квантовой механики и электродинамики).

– Соответствие между объектом и структурным уровнем материи, к которому он принадлежит: 1) Галактика … А. мегамир; 2) океан…В. макромир; атом…С. микромир.

Мегамир.

– Космология – это область науки, в которой изучаются Вселенная как единое целое и космические системы как её части. В античной философии космология совпадала с учением о природе.

– Космогония (от греч. – происхождение мира)– наука о происхождении и развитии космических тел и их систем.

– Основные методы звёздной космогонии: а) построение теоретических моделей строения и эволюции звёзд; б) наблюдение большого числа звёзд, находящихся на разных стадиях эволюции.

– Антропный принцип – учение, объясняющее наблюдаемые свойства Вселенной тем, что при других свойствах возникновение жизни было бы маловероятно, и, следовательно, не было бы наблюдателей, способных увидеть эти отличия.

– Глобальный эволюционизм – концепция развития Вселенной как развивающегося во времени природного целого. При этом вся история Вселенной, начиная от Большого взрыва и заканчивая возникновением человечества, рассматривается как единый процесс, глее космический, химический, биологический и социальные типы эволюции преемственно и генетически взаимосвязаны.

Большой взрыв. Принятая в настоящее время теория, суть которой состоит в том, что расширяющаяся Вселенная родилась около 15 млрд. лет назад из состояния с огромной энергией, плотностью и степенью сжатия.

Большое сжатие. Гипотеза о том, что в будущем расширение Вселенной прекратится, сменится сжатием и закончится коллапсом всего пространства и всей материи; полнятие, противоположное понятию Большого взрыва.

Вселенна я – упорядоченная система отдельных взаимосвязанных элементов разного порядка. Это небесные тела (звезды, планеты, спутники, астероиды, кометы), планетные системы звезд, звездные скопления, галактики.

Планеты – холодные небесные тела, которые обращаются вокруг звезд