- •Министерство сельского хозяйства
- •Содержание
- •Раздел I
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2
- •2.2. Эволюция представлений о пространстве и времени
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3 структурные уровни и системная организация материи
- •3.1. Вселенная: микро-, макро - и мегамир
- •3.2. Структуры микромира
- •3.3. Процессы в микромире
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4 смена физических картин мира
- •4.1. Механистическая картина мира
- •4.2. Электромагнитная картина мира
- •4.3. Квантово-полевая картина мира
- •4.4. Детерминистическое описание мира. Динамические закономерности в природе. Вероятностные и статистические законы
- •4.5. Необходимость и случайность. Принцип причинности и соответствия
- •4.6. Квантово-механическая концепция на современном уровне. Фундаментальные взаимодействия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5 концепция относительности пространства и времени
- •5.1. Специальная теория относительности (сто)
- •5.2. Общая теория относительности (ото)
- •5.3. Современная естественно-научная картина мира
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6 принципы симметрии и законы сохранения
- •Контрольные вопросы
- •7.2. Статистические свойства макросистем. Основные положения молекулярно-кинетической теории
- •Контрольные вопросы
- •1.1. Исследование Вселенной. Астрофизика
- •1.2. Космонавтика
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2 структура метагалактики
- •2.1. Галактики
- •2.2. Звезды
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3 эволюция представлений о космологической модели вселенной
- •3.1. Особенности развития современной космологии
- •3.2. Модель Вселенной
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4 солнечная система
- •4.1. Формирование и эволюция Солнечной системы
- •4.2. Солнце
- •4.3. Состав Солнечной системы
- •Малые тела Солнечной системы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5 геологическая эволюция
- •5.1. Земля как планета,
- •Ее отличия от других планет земной группы
- •5.2. Атмосфера Земли, ее структура и химический состав
- •5.3. Климат, погода и ее прогнозирование
- •5.4. Гидросфера Земли
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6 взаимосвязь космоса и живой природы
- •Контрольные вопросы
- •Заключение Перспективы развития физики XXI в.
- •Библиографический список
- •Глоссарий
- •Именной указатель
- •Основные сокращения и обозначения
- •Приложения
- •Стодюймовый телескоп Хукера в обсерваторпии Маунт-Вилсон
- •Галактика «Млечный путь»
- •Природа темной материи
- •Квазар зс 27
- •Искривление пространства-времени
- •Эффект Доплера
- •Антропный принцип
- •Пример действия антропного принципа
- •Форма и направление времени
- •Макарычев Сергей Владимирович
Контрольные вопросы
Что входит в общее понятие естественно-научной картины мира?
На какие фундаментальные вопросы естественно-научной картины мира отвечает?
Какова историческая смена научных картин мира?
Каковы основные признаки современной естественно-научной картины мира? Охарактеризуйте их.
Что такое мифология? На какие вопросы с помощью мифологии человечество пыталось ответить?
Что представляла собой античная натурфилософия?
Какие исследовательские программы возникли в рамках натурфилософии?
Каковы космологические воззрения Аристотеля?
Опишите геоцентрическую картину мира.
Опишите гелиоцентрическую картину мира.
Каковы доказательства гелиоцентрической картины мира?
Глава 2
РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О МАТЕРИИ, ДВИЖЕНИИ,
ПРОСТРАНСТВЕ И ВРЕМЕНИ
2.1. Материальность мира.
Развитие представлений о материи и движении
Природа едина и многообразна. Единство окружающего нас мира заключается в его материальности.
Материя (лат. material – вещество) – бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем, субстрат любых свойств, связей, отношений и форм движения.
Материя включает в себя не только все наблюдаемые ныне объекты и тела природы, но и все те, которые могут быть познаны в будущем на основе совершенствования средств наблюдения и эксперимента.
Вокруг нас много объектов и явлений: животные, растения, природные ископаемые, машины и механизмы, гром и молния, дожди и снегопады, звезды и, возможно, другие вселенные. Все это существует независимо от нашего сознания и все это материя. Она неисчерпаема, так как ежедневно люди изобретают, производят или открывают новые предметы и явления или новые свойства уже известных вещей, и каждую минуту во Вселенной происходят различные процессы, рождаются новые звезды, туманности и небесные тела, новые формы жизни и новые предметы, т.е. новая материя. Сейчас под материей понимают не только основу всех вещей, но и совокупность всех предметов и явлений в целом.
Развитие представлений о материи
В Древней Греции материя часто определялась как субстанция (основа) всех вещей и явлений в мире. Этот взгляд противостоял религиозно-идеалистическому пониманию мира, принимавшему в качестве субстанции божественную волю и душу. Материальная субстанция понималась как первоматерия, сводилась к первичным и бесструктурным элементам, которые отождествлялись с неделимыми атомами. Античные философы – материалисты считали, что в то время как различные предметы и материальные образования могут возникать и исчезать, субстанция несотворима и неуничтожима, всегда стабильна в своей сущности; меняются лишь конкретные формы ее пребывания.
В механической картине мира единственной формой материи признавалось вещество, состоящее из дискретных атомов и корпускул. Атомы абсолютно прочны, неделимы, непроницаемы, характеризуются наличием массы и веса. Материальная точка была основной абстракцией классической механики.
В электромагнитной картине мира выделяют две формы материи – вещество и непрерывное электромагнитное поле.
В современной научной картине мира – три формы материи – вещество, физическое поле, физический вакуум.
Вещество – форма существования материи, которая характеризуется массой.
Поле (электромагнитное, гравитационное, поле ядерных сил и др.) – форма существования материи, которая проявляется в виде энергии.
Физический вакуум – наинизшее по энергии состояние физических полей, в котором отсутствуют реальные частицы.
К всеобщим атрибутам материи относятся движение, связь, взаимодействие, пространство и время, вечность во времени, бесконечность, структурность, системная организация, способность к саморазвитию, отражение, единство прерывности и непрерывности. Основными свойствами материи являются движение, пространство и время.
Развитие представлений о движении
Весь окружающий нас мир представляет собой движущуюся материю в ее бесконечно разнообразных формах и проявлениях, со всеми ее свойствами, связями и отношениями. Движение – это основной способ существования материи.
Развитие представлений о движении началось в Древней Греции. Гераклит выдвинул идею о безостановочной изменчивости вещей. Все материальные объекты подвержены движению и изменениям. Его знаменитое выражение «Нельзя два раза войти в одну и ту же реку».
Аристотель развил учение о движении как об основном атрибуте материи и о разнообразии форм движения.
В механистической картине мире признавалась единственная форма движения – механическое перемещение тел в пространстве относительно друг друга. Описание механического движения материальной точки производят с помощью системы координат, скорости и траектории. Основными элементами системы отсчета являются тело отсчета, система координат («линейка») и часы.
В электромагнитной картине мира движение понимается не только как простое механическое перемещение. Первичным в этой картине мира становится движение как изменение поля (распространение волн), которое описывается не законами механики, а законами электродинамики. Волновыми процессами являются интерференция и дифракция. Интерференция света заключается в том, что при взаимном наложении двух волн может происходить усиление или ослабление колебаний. Дифракция света – явление отклонения света от прямолинейного распространения.
В настоящее время выделяют следующие формы движения материи:
механическая, физическая, химическая, геологическая, биологическая, социальная.
Все формы движения материи связаны между собой.
Самой простой является механическая форма, обусловленная перемещением одного тела относительно другого;
физическая форма – движение мельчайших частиц вещества, которые изучает современная физика. Это электромагнитные, тепловые движения частиц, световые, радио- и другие виды излучений, гравитационное воздействие, внутриатомные и внутримолекулярные процессы;
химическая форма движения – химические взаимодействия (реакции) бесчисленного множества веществ;
биологическая форма – все бесконечное многообразие процессов, происходящих в живых организмах, эволюция живой природы как универсальная форма движения;
геологическая форма – тип целостного изменения геологических систем (земной коры и мантии), включающий процессы образования руд, минералов, магматических масс в условиях большого давления, высокой температуры в центре Земли. Внешними проявлениями геологической формы движения выступают извержения вулканов, поднятия и опускания земной коры;
социальная форма – развитие человечества, социальные процессы.
Система биосферных процессов подвергается все большему воздействию со стороны общества и его подсистем: промышленности, сельского хозяйства, транспорта, развития городов и т.д. Социальная форма движения оказывает все возрастающее влияние на биологические формы. По мере ускорения научно-технического прогресса проявляется тенденция к расширению сферы преобразующего воздействия человеческого общества на природу, освоения нашей планеты и выхода в космос. Физико-химическая и биологическая формы движения испытывают все возрастающее воздействие социальной формы.
В каждом из материальных объектов все формы движения сосуществуют и взаимодействуют. Земля в результате гравитационного взаимодействия с центральной звездой – Солнцем совершает движение по орбите. В то же время Земля вместе с Солнечной системой движется вокруг центра Галактики, вращается вокруг своей оси, изменяет угол ее наклона. На Земле происходит огромнейшее число химических, физических и биологических форм движения. В общем потоке вечно движущейся материи у отдельных материальных объектов есть периоды относительного покоя, равновесия, но за этим кроются непрерывное обновление организма, обмен веществ, в котором участвуют и другие виды движения материи. Движение столь же вечно и неуничтожимо, сколь вечна и материя. Движение в природе всегда происходит в определенных, имеющих начало и конец процессах. Движение абсолютно по своей сущности, но относительно по своему конкретному проявлению.