kse_lect_2010_zao

Создание математического анализа позволило И. Ньютону сформулировать законы механики и закон всемирного тяготения, тем самым обосновав закономерности, обнаруженные Галилеем и Кеплером.

И. Ньютон: «Как в математике, так и в натуральной философии исследование... методом анализа всегда должно предшествовать методу соединения. Такой анализ состоит в производстве опытов и наблюдений, извлечении общих заключений из них посредством индукции и недопущении иных возражений против заключений, кроме полученных из опыта или других достоверных истин. Ибо гипотезы не должны рассматриваться в экспериментальной философии... Путем такого анализа мы можем переходить от соединений к ингредиентам, от движений - к силам, их производящим, и вообще от действий - к их причинам, от частных причин - к более общим, пока аргумент не закончится наиболее общей причиной».

В Новое время до Ньютона кометы считали чужеродными объектами, лишь пролетающими сквозь Солнечную систему. После того как в 1680 и 1682 гг. появились две яркие кометы, Э. Галлей рассчитал и опубликовал в 1705 г. орбиты 24 комет и обратил внимание на сходство параметров орбит у нескольких из них, наблюдавшихся в XVI—XVII вв., с параметрами кометы 1682 г. Промежутки времени между появлениями этих комет оказались кратными 75—76 годам. В 1716 г. он опубликовал подробные расчёты и предсказал, что следующее появление этой кометы должно произойти в конце 1758 г. И таким образом, она была найдена И. Паличем 25 декабря 1758 г. Возвращение кометы 1682 г. в предсказанный срок стало первым триумфальным подтверждением теории тяготения.

Законы Кеплера и закон всемирного тяготения Ньютона послужили основой для открытия новых планет. Так, по результатам наблюдений отклонений в движении планеты Уран, сделанных в 1781 г. У. Гершелем, английский астроном и математик Дж. Адаме и французский астроном У. Леверье независимо и почти одновременно теоретически предсказали существование заурановой планеты, которую обнаружил в 1846 г. немецкий астроном И. Галле. Она была названа Нептуном. В 1915 г. американский астроном П. Ловелл рассчитал и организовал поиск еще одной планеты. Ее обнаружил в 1930 г. американский любитель астрономии К. Томбо. Эта планета получила название Плутон.

В итоге физика стала доминантой естествознания благодаря тому, что ее методами удалось установить универсальные законы, справедливость которых подтверждается не только в земных условиях и в околоземном пространстве, но и во всей Вселенной.

А. Эйнштейн:

«Высшая задача физики состоит в открытии наиболее общих элементарных законов, из которых можно было бы логически вывести картину мира».

Основные физические понятия

Материя – это все то, что образует объекты Вселенной и

прямо или косвенно действует на органы чувств человека. Весь окружающий мир, все сущее в нем представляет собой материю, которая тождественна реальности.

Неотъемлемое свойство материи – движение. Движение материи – любые изменения, происходящие с материальными объектами в результате их взаимодействий.

Материя не существует в бесформенном состоянии – из нее образуется сложная иерархическая система материальных объектов различных масштабов и сложности.

В современной физике рассматривают три основных вида материи:

вещество, физическое поле и физический вакуум.

Вещество - основной вид материи, которому присущи свойства инертности (обладание массой) и дискретности (дели-

мости).

К вещественным объектам относятся:

элементарные частицы, атомы, молекулы (микромир) образованные из них материальные объекты (макромир)

Атом – наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств.

Молекула – частица, образованная двумя или большим количеством атомов.

Модели молекул органических веществ: ДНК, анилина, фуллерена С60.

Свойства вещества зависят от внешних условий и интенсивности взаимодействия атомов и молекул, что обуславливает различные агрегатные состояния вещества –

твердое, жидкое, газообразное и плазменное

– и переходы между ними.

Физическое поле - вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие материальных объектов.

Существует 4 вида физических полей

электромагнитное и гравитационное поля, поля ядерных сил - сильное и слабое.

Источником физических полей являются элементарные частицы (например, для электромагнитного поля - электрические заряды).

Созданные частицами физические поля переносят с конечной скоростью взаимодействие между ними.

В классической физике поля рассматриваются как непрерывная форма материи, передающая взаимодействия через волновые возмущения. Однако с точки зрения квантовой теории элементарные акты взаимодействия на уровне микромира осуществляются дискретно — через обмен квантами поля между частицами.

Физический вакуум

- состояние физического поля, когда его энергия минимальна.

В вакууме могут рождаться виртуальные частицы – частицы, существующие короткое время и неподчиняющиеся обычным законам сохранения энергии-импульса. Тем не менее виртуальные частицы служат переносчиками взаимодействий (являются квантами полей) и потому влияют на физические процессы. При достаточно больших концентрациях энергии вакуум взаимодействует с реальными частицами посредством виртуальных, что подтверждается экспериментом:

эффект Казимира, поляризация вакуума, излучение Хокинга и др.

Предполагается, что из физического вакуума, находящегося в возбужденном состоянии, могла родиться и сама Вселенная.

Свойства пространства и времени

1.Пространство и время однородны – нет выделенных точек или моментов времени – симметрия относительно параллельного переноса (сдвига начала отсчета).

2.Пространство изотропно – нет выделенных направлений – симметрия относительно поворотов.

3.Время анизотропно, что обусловлено ходом необратимых процессов.

4.Пространство и время непрерывны – между любыми двумя точками (моментами времени) всегда найдется третья.