Раздел 2 физическое моделирование природных явлений и фундаментальных взаимодействий

2.1 Особенности физического описания реальности

2.1.1 Иерархия объектов природы. Структура материи

Все данные естествознания и современной науки доказывают, что мир материален. Материя_(физ.) — это все то, что прямо или косвенно (опосредованно) воздействует на органы чувств человека. Выделяют следующие иерархические уровни организации материи: мегамир, микромир, макромир.

Мегамир — Вселенная, галактики и звезды. Расстояние в мегамире измеряется астрономическими единицами, световыми годами и парсеками, а время существования космических объектов – миллионами и миллиардами лет.

Астрономическая единица (а.е.) соответствует расстоянию от Земли до Солнца (примерно 150 млн км).

Световой год — расстояние, проходимое светом в вакууме за 1 земной год (примерно 10¹³ км).

Парсек (пк) — расстояние, равное примерно 3,3 светового года.

Микромир считается фундаментальным. Микромир — область предельно малых, непосредственно ненаблюдаемых материальных объектов, размер которых исчисляется в диапазоне от 10^-8 до 10^-16 см, а время жизни — от бесконечности до 10^-24 с. Это мир от атомов до элементарных частиц, которые обладают как волновыми, так и корпускулярными свойствами.

Макромир — тела: от планет до клеток, молекул. Макромир — мир материальных объектов, соизмеримых по масштабам с человеком.

Таблица 1 — Уровни организации материи: границы по размеру и массе

Уровни	Условные границы:
	размер, м	масса, кг
Микромир	Менее 10-8	Менее 10-10
Макромир	10-8–107	10-10–1020
Мегамир	Более 107	Более 1020

В современной физике различают три вида материи:

1  Вещество.

2  Поле.

3  Физический вакуум.

Вещество состоит из материальных объектов, имеющих массу. Масса — мера инертности и мера гравитационного взаимодействия тел. Вещество существует в четырех агрегатных состояниях: твердое, жидкое, газообразное, плазма. Плазма — ионизированный газ, в котором количество положительных и отрицательных ионов равно. Из плазмы, например, состоят звёзды и межзвездное пространство. Около Земли плазма существует в виде солнечного ветра, магнитосферы, ионосферы. По современным представлениям плазма является фазовым состоянием большей части вещества во Вселенной (около 99,9% по массе).

Физическое поле (или просто поле) — это особая форма материи, связывающая частицы вещества в единые системы и передающая с конечной скоростью взаимодействие между ними. Примеры физических полей: электромагнитное, гравитационное, поле ядерных сил. Источниками полей являются частицы (например, источник электромагнитного поля — заряженные частицы). Взаимодействие обусловлено обменом квантами поля между частицами.

Физический вакуум — низшее энергетическое состояние квантованного поля при отсутствии вещества. В вакууме происходят квантовые флуктуации полей и виртуально рождаются частицы.

Физика является фундаментом всех естественнонаучных дисциплин и изучает наиболее общие (базовые) формы движения материи. Переход от одного состояния материи к другому есть движение материи. В широком смысле слова под движением понимают все изменения материи — от простого перемещения (механическое) до сложнейших процессов (эволюция, метаболизм, мышление). Физика изучает наиболее общие формы ее движения, а именно: механическое, молекулярное, тепловое, электромагнитное, внутриатомное и внутриядерное.

Физика — наука экспериментальная, поэтому задача физики — построение наиболее полной картины мира с помощью моделирования. При создании моделей учитываются только наиболее существенные связи и свойства явлений и используется идеализация. Идеализация — мыслительное конструирование понятий об объектах, процессах и явлениях, не существующих в действительности, но таких, которые имеют прообразы в реальном мире.