Материя и размеры наблюдаемой части Вселенной
|
Часть Вселенной |
Число протонов и нейтронов |
Масса кг |
Размеры м |
|
Наблюдаемая часть Вселенной |
1080 |
1051- 1053 |
1026=13млрд. св.лет |
|
Галактика |
1068 |
1041 |
7,5*1020 |
|
Солнце |
1057 |
1030 |
109 |
|
Земля |
1051 |
6*1024 |
6*106 |
|
Человек |
1030 |
50-80 |
1,5-1,8 |
|
Клетка |
1012-1014 |
~10-13 |
|
|
|
1 |
1,66*10-27 |
10-10 |
|
Протон |
1 |
1,66.10-27 |
10-15 |
Плоское, выпуклое и вогнутое пространство описывается соответственно геометриями Евклида, Римана, Лобачевского.
Для плоского пространства характерно, что углов = 180о .
Для выпуклого пространства - углов >180о .
Для вогнутого пространства - углов <180о .
Вплоть до R>6*1017м не обнаружена кривизна пространства и для микро и макромира можно считать пригодной геометрию плоского пространства.
Вопрос о метрике пространства может возникнуть при выяснении модели Вселенной, в которой мы живем (три модели - расширяющейся, сжимающейся и пульсирующей Вселенной). Эффект Доплера (красное смещение звездных спектров свидетельствует в пользу расширяющейся Вселенной или пульсирующей, но находящейся в стадии расширения.
3. Время - форма последовательной сметы явлений и состояний материи. Основное свойство времени – однородность, что означает наличие последовательной смены событий
В жизни психологическое время направлено из прошлого в будущее и оно необратимо.
В процессе развития Вселенной степень упорядочения в ней убывает, т.е. изменение энтропии S>0, т.к. число возможных неупорядоченных состояний в ней становится больше. Следовательно, в прошлом был порядок.
Вселенная замкнута. При ее расширении мы как бы проходим по поверхности шара, где параллели отмечают интервалы времени. Максимального размера она достигает на экваторе затем вновь начинает стягиваться. В этот момент Вселенная достигает полного беспорядка. Материя распадается на мелкие частицы и излучение. Стивен Хокинг (физик теоретик) утверждает, что фаза сжатия в упорядоченное состояние менее вероятна, чем сжатие в сильное неупорядоченное состояние. Разумная жизнь не может существовать в фазе сжатия Вселенной , т.к. ей сопутствует потребление пищи - когда упорядоченная форма энергии перерабатывается в неупорядоченную форму. Итак, жизнь может существовать только в фазе расширения Вселенной.
4.Принцип относительности в механике.
Исторически первым принцип относительности сформулировал французский ученый Анри Пуанкаре. В1895 году выходит его работа
“К теории Лармора”, в 1898 году - ”Измерение времени”, в 1901 году
“Оптические явления в движущихся телах” (Курс лекций, прочитанных в Сорбонне в 1899 году), в 1902 году “О принципе относительности пространства и движения ” , 5 июня 1905 года “ О принципе электрона”.Известный историк физик Эдуард Уиттекер (Whittaker E.A.) писал в1953 году ,что «уже в 1899 году Пуанкаре пришел к выводу ,что абсолютное движение не может быть зарегистрировано в принципе ни динамическими, ни оптическими, ни электрическими методами...» 24 сентября 1904 года Пуанкаре выступил на Конгрессе искусств и науки в Сент-Луисе (США). Он дал обобщенное толкование высказанному им ранее принципу, назвав его «принципом относительности». ”В соответствии с принципом относительности, - сказал Пуанкаре,- физические законы должны иметь одинаковую форму как для “покоящегося” наблюдателя, так и для наблюдателя, движущегося
Академик А.А.Логунов Анри Пуанкаре
равномерно и прямолинейно относительно первого”.
Академик А.А.Логунов - ректор МГУ в предисловии к работам А.Пуанкаре в 1988 году писал, что “в работе от 23 июля 1905 года он сформировал все основное, что является содержанием теории относительности, открыл законы релятивистской механики.”
А.Эйнштейн узнал о “принципе относительности ” у Пуанкаре. Об этом говорит биограф Эйнштейна - Карл Зелиг. ”Эйнштейн прочел книгу Пуанкаре (Наука и гипотеза)” в присутствии Соловина и Конрада Габихта на частном собрании под названием “ Олимпия ” в Берне до того, как Соловин уехал из Берна в 1905 году, а Габихт еще ранее в 1904 году.
Использование Эйнштейном материалов других авторов было довольно своеобразным - без ссылок на этих авторов. Это не единственный случай. Работы Эйнштейна с 1902-1905 года о явлениях термодинамики и флюктуациях в значительной мере повторяют работы других авторов без ссылок на них. После издания работы по теории относительности прошло 7 лет, но Пуанкаре нигде и никогда не приписывал Эйнштейну приоритет открытия теории относительности. Напротив, он часто утверждал, что первооткрывателем был Лоренц, принижая тем самым свою роль в ее открытии.
Относительность понятия движения связана с движением относительно разных систем отсчета. (Геоцентрическая система Птолемея и гелиоцентрическая Галилея - правильный выбор системы отсчета имеет глубокий физический смысл).
Инерциальные и неинерциальные системы отсчета.
Системы отсчета, движущиеся друг относительно друга поступательно с постоянной скоростью, называются инерциальными.
Принцип относительности
Законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета.
U’=U+V, V= Const. mdU’/dt= mdU/dt +mdV/dt=mdU/dt=Fвнеш,,
5. Основы релятивистской механики
z
z’ Преобразования
Лоренца
_
V x’=(x-vt)/(1-v2/c2)1/2
y’=y
z’=z
x
x’
t’=(t-xv/c)/(1-v2/c2)1/2
y y’
Преобразования Галилея
x’=x-vt
y’=y
z’=z
t’=t
Длина стержня, измеренная в системе, относительно которой он движется, меньше длины, измеренной в системе, относительно которой стержень покоится. (Лоренцово сокращение длины).
Замедление времени в движущейся системе отсчета.
Контрольные вопросы
1. Как понимать “принцип относительности”?
2. Дайте обоснование модели Вселенной, в которой мы находимся.
3. Поясните понятие структурных уровней материи.
Литература
1. И.В.Савельев Курс общей физики, т.1,гл.8, Наука,М., 1977г.
2. Б.М.Яворский, А.А.Пинский Основы физики т.1,гл.12, Наука,М.,
1974г.
3. Дж.Орир Физика, т.1, гл.8,9, Мир,М., 1981г.
Лекция 2. Кинематические и динамические параметры движения
Кинематические параметры
Поступательное движение можно характеризовать перемещением S, линейной скоростью V = dS/dt и линейным ускорением
а = dV/dt = d2S/dt2.
Математические выражения для линейной скорости и ускорения вытекают из их определений.
Линейная скорость характеризует темп изменения линейного перемещения. Линейное ускорение характеризует темп изменения линейной скорости по величине.
Простое вращательное движение можно характеризовать угловым перемещением , угловой скоростью = d/dt и угловым ускорением = d/dt =d2/dt2. Математические выражения вытекают из определения соответствующих величин.
Угловая скорость характеризует темп изменения углового перемещения тела. Угловое ускорение характеризует темп изменения угловой скорости.