21. Электромагнетизм. Корпускулярная и волновая традиции объяснения природы излучения.

Электромагнетизм – это явления, возникающие в результате взаимодействия электрического тока и магнетизма.

Корпускулярно-волновая природа света Явления интерференции, дифракции, поляризации света от обычных источников света неопровержимо свидетельствует о волновых свойствах света. Однако и в этих явлениях при соответствующих условиях свет проявляет корпускулярные свойства. В свою очередь закономерности теплового излучения тел неоспоримо свидетельствуют, что свет ведет себя не как непрерывная, протяженная волна, а как поток "сгустков" (порций, квантов) энергии.

Свет одновременно обладает свойствами непрерывных электромагнитных волн и свойствами дискретных фотонов. Он представляет собой диалектическое единство этих противоположных свойств. Электромагнитное излучение (свет) - это поток фотонов, распространение и распределение которых в пространстве описывается уравнениями электромагнитных волн. Таким образом, свет имеет корпускулярно - волновую природу. Однако корпускулярно - волновая природа света не означает, что свет - это и частица, и волна в привычном классическом их представлении.

Корпускулярно - волновая природа электромагнитного излучения была установлена именно для света потому, что обычный солнечный свет, с которым мы имеем дело в повседневной жизни, с одной стороны, представляет поток большого числа фотонов и четко проявляет волновые свойства, а с другой стороны, фотоны света имеют энергию, достаточную для осуществления таких эффектов, как фотоионизация, фотолюминесценция, фотосинтез, фотоэффект, в которых определяющую роль играют корпускулярные свойства.

22. Концепция относительности пространства-времени.

В физике в наиболее общем виде движение рассматривается как изменение состояния физической системы. Пространство и время являются основными понятиями всех разделов физики. Пространство выражает порядок сосуществования физических объектов, время же выражает порядок смены физических состояний и явлений.

Первое направление восходит к идеям Демокрита, считавшего пустоту особым родом бытия, всеобщим вместилищем. Эти идеи нашли свое наиболее полное физическое воплощение в ньютоновских понятиях абсолютного пространства и абсолютного времени.

В основе второго направления лежат воззрения Аристотеля, которые были развиты в философских работах крупного немецкого математика, физика и философа Готфрида Вильгельма Лейбница. Лейбниц трактовал пространство и время как определенные типы отношений между объектами и их изменениями, не имеющие самостоятельного существования. В физике концепция Лейбница впоследствии была развита Эйнштейном при разработке теории относительности.

Абсолютное время и абсолютное пространство Ньютон рассматривал как «вместилища самих себя и всего существующего», пользуясь также понятием относительного времени как меры продолжительности событий. Абсолютное пространство, по Ньютону, существует независимо от наличия в нем физических тел.

Пространство и время представляют собой сущности, зависящие от материи, материальные объекты определяют свойства пространственно-временного континуума.

Пространство и время объединены в единый четырехмерный континуум пространство-время специальной теорией относительности.

Пространство-время и законы сохранения

Важнейшими законами сохранения, справедливыми для любых изолированных систем, являются законы сохранения энергии, импульса, момента количества движения, электрического заряда. Кроме этих всеобщих существуют законы сохранения, справедливые только для ограниченных классов систем и явлений.

Законы сохранения теснейшим образом связаны со свойствами симметрии физических систем, понимаемой как инвариантность физических законов относительно определенной совокупности преобразований входящих в эти законы величин. Эту связь устанавливает фундаментальная теорема физики, сформулированная немецким математиком Эмми Нетер.

Согласно теореме Нетер:

– из инвариантности относительно сдвига во времени следует закон сохранения энергии;

– из инвариантности относительно пространственных сдвигов следует закон сохранения импульса;

– из инвариантности относительно пространственного вращения следует закон сохранения момента количества движения.

Итак, из инвариантности относительно сдвигов в пространстве и во времени следует симметрия пространства-времени, называемая однородностью пространства и времени.

Однородность времени состоит в инвариантности физических законов относительно выбора начала отсчета времени. Из однородности (симметрии) времени вытекает закон сохранения энергии: в изолированной физической системе энергия может переходить из одной формы в другую, но ее количество остается постоянным.