1. Масштабы природных объектов. Концепции описания природы.

Физика – наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. Вследствие такой общности физика и ее законы лежат в основе всего естествознания.

Материя – бесконечное множество всех сосуществующих в мире объектов и систем; она включает в себя не только непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но и все те, которые не даны человеку в ощущениях.

На современно этапе развития естествознания ученые различают следующие виды материи: вещество, физическое поле и физический вакуум.

1) Вещество – основной вид материи, обладающей массой покоя, которая определяется по отношению к массе покоя электрона, считающегося самой легкой из всех частиц, имеющих массу (элементарные частицы, атомы, молекулы и многочисленные образованные из них материальные объекты).2) Физическое поле – особый вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие материальных объектов и их систем (электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, волновые поля).3) Физический вакуум – низшее энергетическое состояние квантового поля. Этот термин был введен в науку для объяснения некоторых процессов (когда среднее число частиц – квантов поля – в вакууме равно нулю, но в нем могут рождаться частицы в промежуточных состояниях, существующих короткое время).

При описании материальных систем используют корпускулярную (от лат. corpuskulum – частица) и континуальную (от лат. continuum – непрерывный) теории.

Континуальная теория рассматривает повторяющиеся непрерывные процессы (колебания), которые происходят в окрестности некоторого среднего положения. При распространении колебаний в среде возникают волны. Таким образом, континуальная теория описывает волновые процессы. Вся материя здесь рассматривается 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 и т.д.

Все окружающее нас пространство пронизано электромагнитным излучением. Солнце, окружающие нас тела, антенны радиостанций и телевизионных передатчиков испускают электромагнитные волны, которые в зависимости от частоты носят разные названия: радиоволны (РВ); инфракрасное излучение (ИК); видимый свет (В); ультрафиолетовое излучение (УФ); рентгеновские лучи (РЛ); гамма-излучение (γ).

Выделяют следующие уровни организации материи:

-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 – мир материальных объектов, соизмеримых по своим масштабом с человеком. На этом уровне пространственные величины измеряются от миллиметров до километров, а время – от секунд до лет. Макромир представлен макромолекулами (полимеры), веществами в различных агрегатных состояниях (газ, жидкость, твердое), живыми организмами и продуктами их деятельности.

- мега-мир – сфера огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется астрономическими единицами (1 а.е. = 8,3 световых минуты), световыми годами (1 световой год=10 трлн.км) и парсеками (1 пк=30 трлн.км), а время существования космических объектов – миллионами и миллиардами лет. К этому уровню относятся наиболее крупные материальные объекты и их системы: звезды, галактики и их скопления (метагалактики).