6. Корпускулярная и континуальная концепции описания природы

Корпускулярная концепция исходит из признания дискретной (прерывной) природы вещества и процессов. Например, атомизм, признающий существование простейших неделимых частиц – атомов или признание дискретной природы энергии (кванта энергии).

Континуальная концепция утверждает, что в природе все процессы обладают непрерывностью, нет неделимых частиц. Например, существует электромагнитное поле, заполняющее непрерывно все пространство.

6. Фундаментальные взаимодействия

В механической картине мира выделялись два фундаментальных взаимодействия: близкодействие (механическое) и дальнодействие (гравитационное). В современной физической картине мира выделяется четыре типа взаимодействий: гравитационное – взаимодействие между любыми телами, обладающими массой. Взаимодействие происходит на любых расстояниях. В микромире это самое слабое взаимодействие (сила этого взаимодействия на этом уровне в ~ 10⁴⁰ раз слабее электромагнитного). Гравитационное взаимодействие обеспечивает устройство мегамира.

Близкодействие – передача взаимодействия от точки к точке с конечной скоростью, не превышающей скорость света в вакууме (сильное и слабое взаимодействие), радиус действия ограничен.

Дальнодействие – действие тел друг на друга передается мгновенно через пустоту на любые расстояния без каких-либо посредников, в современной науке под дальнодействием понимается взаимодействие, радиус которого неограничен (гравитационное, электромагнитное).

Слабое взаимодействие проявляется только в микромире, когда расстояние между частицами ~ 10 ^-16 см. Оно ответственно за процессы превращения частиц в друг друга, осуществляется на основе обмена тяжелыми барионами. Это взаимодействие сильнее гравитационного, но слабее электромагнитного.

Электромагнитное взаимодействие происходит на любых расстояниях между частицами, обладающими электрическим зарядом. Оно отвечает за структуру атомов и молекул.

Сильное взаимодействие – происходит между адронами и кварками, обладающими цветовым зарядом. Проявляется это взаимодействие на расстоянии ~ 10 ^-13 см, оно ответственно за процессы термоядерного синтеза на основе обмена глюонами. Это взаимодействие в микромире самое сильное (в 100 раз сильнее электромагнитного).

Великое объединение – единая теория, описывающая 3 фундаментальных взаимодействия.

Супергравитация (суперобъединение) – модель, в которой объединяются все 4 взаимодействия и частицы, из которых состоит вещество.

По степени убывания интенсивности фундаментальные взаимодействия располагаются: сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное.

8. Пространство, время, принципы относительности

Существует две концепции пространства и времени.

Субстанциональная концепция рассматривает пространство и время как самостоятельные сущности, природа которых неизменна, а свойства не зависят от физических процессов.

Реляционная концепция рассматривает пространство и время как особые формы организации, свойства которых определяются отношениями между объектами.

В классической науке утвердилась субстанциональная ньютоновская концепция, согласно которой пространство – это пустая протяженность, обладающая особым набором свойств (бесконечность, непрерывность, однородность, изотропность, трехмерность). Время – это пустая длительность, обладающая такими свойствами как бесконечность, непрерывность, одномерность, равномерность, анизотропность.

Принцип относительности Галилея: во всех инерциальных системах отсчета механические процессы инвариантны. Принцип относительности выражает независимость законов движения от системы отсчета. Классическая концепция пространства и времени математически выражена в преобразованиях Галилея (например, V=V₀+V₁). В теории относительности изменяется образ пространства и времени. Субстанциональная концепция заменяется реляционной. Эйнштейн расширил принцип относительно Галилея: во всех инерциальных системах все физические законы одинаковы.

Инерциальные системы – это системы, которые движутся прямолинейно и равномерно относительно друг друга.

Специальная теория относительности устанавливает неразрывную связь пространства и времени, зависимость пространственно-временных характеристик от скорости движения, вводит понятие четырехмерного пространства-времени. Следствия: сокращение длины тела в направлении его движения; замедление течения времени; изменение массы в зависимости от скорости.

Общая теория относительности устанавливает связь пространственно-временных характеристик с движущейся массой. Следствия: искривление пространства вблизи большой тяготеющей массы; замедление течения времени.

Принцип относительности в общей теории, утверждает инвариантность физических законов во всех системах отчета (инерциальных и неинерциальных).

Теория относительности установила единство пространства-времени, массы и энергии, тяготения и инерции.

В гравитационном поле (тяготении) проявляется тяжелая масса (весовая). Сила тяготения определяется массой тела, тела с разной массой в данном поле тяготения движутся одинаково. В ускоренном движении проявляется инертная масса.