- •1.Методология науки естествознания……………………………………………….5
- •1.5. Модели и закономерности развития естествознания.
- •2. Этапы развития естествознания.
- •2.1. Понятие естественнонаучной картины мира
- •2.2. Античная наука
- •2.3. Новое время - эпоха создания естествознания (XVII -XVIII вв.Н.Э.)
- •3. Формирование механической картины Мира и ее характеристика.
- •3.1. Физика и классическая механика
- •2.2. Механика Галилея
- •2.3. Физическая теория и. Ньютона
- •2.4. Следствия механики Галилея – Ньютона.
- •2.5. Успехи механики Ньютона.
- •3. Электромагнитная картина мира.
- •3.1. Кратко об истории изучения магнетизма
- •3.2. Исследование электрической силы
- •3.3. Понятие физического поля
- •3.4. Теория электромагнитных сил д. Максвелла
- •3.5. Основные понятия и принципы электромагнетизма.
- •3.6. Специальная теория относительности (сто)
- •3.7. Основные идеи общей теории относительности (ото ).
- •3.8. Следствия ото.
- •4. Основные представления и принципы квантово-полевой картины Мира.
- •4.2. Гипотеза м. Планка
- •4.3. Квантовая механика
- •4.4. Современная квантовая теория
- •4.5. Протонно-нейтронная модель атома
- •4.7. Модели объяснения сил физического взаимодействия в атоме
- •4.8. Фундаментальные взаимодействия и силы в природе.
- •5. Современные концепции происхождения вселенной
- •5.1. Модели и концепции происхождения Вселенной
- •5.2. Нерелятивистские модели эволюции Вселенной классической науки
- •5.3. Релятивистские модели Вселенной
- •6. Современные концепции химии
- •6.1. Предмет познания химической науки и ее проблемы.
- •6.2. Методы и концепции познания в химии.
- •6.3. Проблемы элементарного и молекулярного состава и их решение.
- •6.4.Проблемы и решения на уровне структурной химии.
- •6.5. Учение о химических процессах.
- •6.6.1. Пути освоения каталитического опыта живой природы
- •6.6.2. Решение проблемы самоорганизации предбиологических систем
- •6.6.3 Общая теория химической эволюции и биогенеза а.П.Руденко.
- •6.6.4.Основной закон химической эволюции.
- •7. Особенности биологического уровня организации материи
- •7.2. Предмет биологии, ее структура и этапы развития.
- •7.3. Структурные уровни живого.
- •7.3.2. Клеточный уровень живого.
- •7.3.3. Организменный и органо-тканевый уровень.
- •7.3.4.Популяционно-видовой уровень.
- •7.4. Проблемы происхождения жизни
- •8.1. Планета Земля -третья планета Солнечной системы
- •8.2. Концепции и теории происхождения и эволюции Земли
- •8.3. Теория литосферных плит
- •8.4. Гипотезы образования Земли
- •8.5. Концепция происхождения Луны
- •8.6. Климат Земли
- •«Концепции современного естествознания»
- •620000, Г. Екатеринбург,
3.7. Основные идеи общей теории относительности (ото ).
ОТО основывается на двух принципах или постулатах:
1. Принцип относительности.
2. Принцип эквивалентности тяжелой и инертной масс тела. Первый принцип утверждает, что законы физики должны иметь один и тот же вид не только в инерциальных системах, но и в неинерциальных системах отсчета, т. е. инерциальные системы отсчета не должны рассматриваться как привилегированные системы отсчета, как это делала классическая механика. Анализируя неинерциальные системы отсчета, движущиеся с одинаковым ускорением, Эйнштейн пришел к неожиданному выводу о том, что в этих системах возникает явление, сходное с явлением тяготения в однородном поле гравитации. Однородное гравитационное поле — это некая абстракция или идеализация. В этом поле сила гравитации имеет одинаковую величину по всем его направлениям и в каждой его точке. Учитывая это сходство, А. Эйнштейн пришел к выводу, что силу тяжести можно создать или уничтожить переходом в систему отсчета, движущуюся с ускорением. Например, если человек находится в лифте без окон вне действия силы тяготения,
то он будет находиться в состоянии невесомости. Все окружающие его предметы
и он сам не будут притягиваться к полу лифта. Если мысленно тянуть лифт вверх
с помощью каната со скоростью, равной ускорению свободного падения на Земле,
то этот человек ощутит действия силы гравитации, которая будет аналогична силе гравитации в однородном гравитационном поле, где в каждой его точке ускорение свободного падения тел имеет одну и ту же величину. На самом деле из внешней системы отсчета правильно говорить о том, что лифт, его пол, движется к находящемуся в нем человеку и предметам.
Принцип эквивалентности тяжелой и инертной масс. В этом принципе содержится ответ на вопрос, который задавал себе Эйнштейн: от чего зависит действие силы тяготения, чем она определяется? В физике Ньютона тяготение зависит исключительно от массы тел. Из закона свободного падения тел, открытого Галилеем, следовало, что между тяжелой и инертной массами тела существует пропорциональная зависимость, которая позволяет допустить, что
между этими массами тела нет существенного различия, когда мы говорим о
действии силы гравитации.
Поскольку все тела падают с одним и тем же ускорением независимо от их веса, то это говорит о том, что инертная масса тел пропорциональна их гравитационной массе. Отношение Мi/mi, (где mi — инертная масса любого тела,
Мi — гравитационная масса этого же тела) при свободном падении тел остается
постоянным для всех тел независимо от их реальной физической природы
(сделанные из дерева или металла и т. п.). В 1890 г. венгерский физик Этвеш экспериментально доказал справедливость предположения физики Галилея — Ньютона о пропорциональности инертной и гравитационной масс тела. У Ньютона это отношение было меньше 10-8 (М1/т1 < 10-8). В дальнейшем эта величина оказалась еще меньше, что позволяет говорить о равенстве, эквивалентности этих масс тела.
Анализируя физический смысл пропорционального соответствия между инертной и тяжелой массами тела, а также природу сходства действия силы тяготения с явлением, возникающим в неинерциальной системе отсчета, движущейся с постоянным ускорением, Эйнштейн пришел к выводу, что сила
тяготения не зависит от массы тел. Естественно, возникал вопрос: от чего она зависит? На этот вопрос Эйнштейн дал следующий ответ: с теоретической точки зрения есть основания утверждать, что сила тяжести эквивалентна искривлению пространства и искривление пространства
эквивалентно действию силы тяготения. В этом решении силе инерции,
которая в физике Ньютона рассматривалась как нереальная сила, придается реальный статус. Например, при движении поезда пассажиры наблюдают кажущееся движение предметов вне поезда в противоположную сторону. В теории Эйнштейна этой силе придается реальный смысл. Предположим, что имеется лифт, который закреплен на канате таким образом, что на расположенные
в нем предметы не действует сила тяготения. Тогда предметыбудут располагаться на одной линии относительно пола лифта. В момент обрезания каната возникнет сила инерции, которая будет стремиться сохранить начальное положение каждого предмета в лифте. Поскольку сила тяготения направлена к центру Земли, то направление силы инерции для каждого предмета лифта не будет одинаковым, а будет зависеть от его расстояния до центра лифта. Для одних предметов она будет направлена вверх, где сила тяготения будет перпендикулярно направлена к центру Земли. В других местах лифта направление силы инерции будет под определенным углом к направлению силы гравитации. В результате пространство внутри падающего лифта будет искривленным. Для наблюдателя вне лифта предметы будут располагаться не на прямой горизонтальной линии, параллельной полу, а на искривленной линии. Свет в таком пространстве будет распространяться не по прямой линии, как этого требовала СТО, а по кривой линии.