20.Общая характеристика теории относительности

Теория относительности — научная теория, объясняющая устройство нашего мира на макроуровне, объединяющая механику, электродинамику и гравитацию. Собственно термин «Теория относительности» ввел немецкий физик Макс Планк. Внедрена в научные круги расовым немецким евреем Альбертом Эйнштейном. Делится на две части: Специальную Теорию Относительности (СТО, теория структуры пространства-времени) и Общую Теорию Относительности (ОТО, теория гравитации).

Теория относительности Эйнштейна основывается на:

• Постулате относительности, утверждающем неизменность физических законов при переходе от одной системы отсчета к другой

• На постулате постоянства скорости света

Характеристика:

• В физику введено понятие пространственно-временного четырехмерного континуума.

• Установлена зависимость пространства и времени от распределения движения и материи (относительность пространства-времени).

• Показана относительность массы и энергии.

• Установлена эквивалентность тяжелой и инертной масс.

21.Поле как универсальный переносчик взаимодействия. Виды фундаментальных взаимодействий. Сравнительная характеристика.

Известны четыре вида фундаментальных взаимодействий между элементарными частицами:

• Сильное взаимодействие обеспечивает связь нуклонов в ядре и удерживают нуклоны в атомных ядрах, в ядре определяет ядерные силы. Расстояние, на котором проявляется сильное взаимодействие (радиус действия r), составляет примерно 10^-18 см. Время протекания 10^-23 с. Сильное взаимодействие выступает исключительно в качестве сил притяжения.

• Электромагнитное взаимодействие обеспечивает связь электронов с ядрами, атомов в молекулах. Этот вид взаимодействия является универсальным, может выступать и как сила притяжения, и как сила отталкивания (в зависимости от заряда). Оно определяет возникновение атомов, молекул и всех макротел. Это взаимодействие в 100-1000 раз слабее сильного. Радиус его действия неограничен, время протекания: 10^-20 с.

• Слабое взаимодействие – обеспечивает переход между разными типами кварков, определяет распад нейтронов (β-распад) и вызывает взаимные переходы между различными типами лептонов. Слабое взаимодействие гораздо слабее не только сильного, но и электромагнитного взаимодействия. Слабое взаимодействие, как и сильное, является короткодействующим. Радиус его действия: 10^-18 м, время действия: 10^-10с.

• Гравитационное взаимодействие является универсальным и самым слабым, оно практически не учитывается в микромире. Ему подвержены все элементарные частицы. Гравитационные силы проявляют себя как силы притяжения. Радиус действия не ограничен (r = ∞), действует на больших расстояниях, время действия неограниченно.

22.Открытые системы. Диссипативные системы. Самоорганизация материи. Синергетика как основа объединения естественных наук.

Система – это совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой, которые образуют определенную целостность и единство.

Открытая система - термодинамическая система, способная обмениваться с окружающей средой веществом и энергией. Такой обмен может сопровождаться также изменением объема системы. К наиболее важному типу Открытых систем относятся химические системы, в которых непрерывно протекают химические реакции, происходит поступление реагирующих веществ извне, а продукты реакций отводятся. Биологические системы, живые организмы можно также рассматривать как открытые химические системы. Такой подход к живым организмам позволяет исследовать процессы их развития и жизнедеятельности на основе законов термодинамики неравновесных процессов, физической и химической кинетики.

Диссипативная система - это открытая система, которая оперирует вдали от термодинамического равновесия. Иными словами, это устойчивое состояние, возникающее в неравновесной среде при условии диссипации (рассеивания) энергии, которая поступает извне. Диссипативная система иногда называется ещё стационарной открытой системой или неравновесной открытой системой. Диссипативная система характеризуется спонтанным появлением сложной, зачастую хаотичной структуры. Отличительная особенность таких систем — несохранение объёма в фазовом пространстве.

Самоорганизация – это способность материи к самоусложнению и созданию упорядоченных структур в ходе эволюции. Наука о самоорганизации называется синергетикой, основоположник этой науки – Герман Хакен.

Условия самоорганизации: система должна быть открытой, нахождение вдали от равновесия, наличие флуктуации (колебаний), нарушение симметрии, достаточное количество элементов в системе, стремление к точке бифуркации, обратная положительная связь.

Синергетика может быть использована как основа междисциплинарного синтеза знания, как основа для диалога естественников и гуманитариев, для кросс-дисциплинарной коммуникации, диалога и синтеза науки и искусства, диалога науки и религии, Запада и Востока (западного и восточного миропонимания).

Синергетика может обеспечить новую методологию понимания путей эволюции социальных систем, причин эволюционных кризисов, угроз катастроф, надежности прогнозов и принципиальных пределов предсказуемости в экологии, экономике, социологии, геополитике. Синергетика дает нам знание о конструктивных принципах коэволюции сложных социальных систем, коэволюции стран и регионов, находящихся на разных стадиях развития. Поэтому синергетика может стать основой для принятия обоснованных решений и предсказаний в условиях неопределенности, стохастических потрясений, периодической реорганизации геополитических структур.

Будучи междисциплинарной по своему характеру, синергетика позволяет выработать некоторые новые подходы к обучению и образованию, к эффективному информационному обеспечению различных слоев общества.