Шпаргалка по "Концепции современного естествознания"

Различают принцип  относительности Эйнштейна (который  приведён выше) и принцип относительности  Галилея, который утверждает то же самое, но не для всех законов природы, а только для законов классической механики,

Отцом принципа относительности  считается Галилео Галилей, который  обратил внимание на то, что находясь в замкнутой физической системе, невозможно определить, покоится эта  система или равномерно движется. Принцип относительности Галилея: все законы механики инвариантны относительно выбора инерциальной системы отсчета, то есть не меняют своего вида при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую.

Пространство и  время выступают фундаментальными формами существования материи. Классическая физика рассматривала пространственно - как универсальную арену динамики физических объектов (пространство – само по себе, время – тоже само по себе). Однако развитие неклассической физики  выдвинуло новые представления о пространстве и времени.

Оказалось, что  эти категории не независимы друг от друга, а органически связаны  между собой.  

9)Специальная теория  относительности.Специальная теория относительности— теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения, определяющие их, при скоростях движения, близких к скорости света.

Основы СТО.В  основе лежат постулаты:

1)принцип относительности:  все законы природы инвариантны  относительно выбора и.си.о.

2)принцип инвариантности  скорости света: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника и приёмника света и является величиной одинаковой и предельной в любой и.си.о.

(1. Справедлив принцип  относительности Эйнштейна —  расширение принципа относительности  Галилея.

2. Скорость света не зависит от скорости движения источника во всех инерциальных системах отсчёта.

3. Пространство  и время однородны, пространство  является изотропным.) 
 

10)Общая теория  относительности. 1916 – Энштейн, статья основы общей теории относительности.В этой статье он растпростронил принцип относительности, как на инерциальные так и на неинерциальные си отсчета. Следствие: для наблюдателя находящегося в изолированной системе нет способа отличить эффекты вызываемые гравитационным полем от эффектов обусловленных ускорением этой изолированной системы. В рамках ОТО Энштейн отожествил 2 понятия : инертной массы и гравитационной массы. Учитывал соотношение E=mc^2. Можно предположить что с энергией световой волны связана некоторая гравитационная масса следовательно световая волна подвержена гравитационному воздействию. Эйнштейн рассчитал, что луч света вблизи солнца отклонится на 1,75 с. Вывод: в природе нет тел не подверженных гравитационному взаимодействию, в природе нет эталонов прямых линий.

ОТО – это современная теория тяготения, связывая тяготение с кривизной 4-х мерного пространства времени следовательно нарушаются постулаты геометрии Эвклида. Геометрия Римана( сумма углов больше 180 градусов).Геометрия Лобочевского(сумма углов меньше 180 градусов). 

11)Структурные уровни организации материи: микро-, макро- мегамиры.

Материя – это  бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем, субстрат любых свойств, связей, отношений  и форм движения.

Современная наука  выделяет в мире три структурных  уровня.

Микромир –  это молекулы, атомы, элементарные частицы  — мир предельно малых, непосредственно  не наблюдаемых микрообъектов, пространственная разномерность которых исчисляется  от 10-8 до 10-16 см, а время жизни —  от бесконечности до 10-24 с.

Макромир — мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин, а также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов; мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время — в секундах, минутах, часах, годах.

Мегамир — это  планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов — миллионами и миллиардами лет.

И хотя на этих уровнях  действуют свои специфические зако¬номерности, микро-, макро - и мегамиры теснейшим  образом взаимосвязаны.

12.Материя, формы  существования материи.

Материя-это философская категория,которая дана человеку в его ощущениях, которая копируется его органами чувств существуя независимо от него.Материя существует в форме вещества и в форме поля. Вещество- это форма материи состоящая из частиц различной степени сложности и обладающих массой покоя. Вещество: сложное (молекулярное, состоит из молекул) и простое(атомарное состоит из атомов).Поле – особая форма материи осуществляющая действия одних частиц на другие с конечной скоростью и связывающая эти частицы в огромные совокупности – макроскопические тела.Одна форма материи может переходить в другую форму. Материя существует в движении, она неразрывно связана с движением, она проявляет себя через движение обнаруживает себя через воздействие на органы чувств человека. Движение – это всякое изменение материи от простого передвижения до сложнейших процессов мышления. Это способ существования материи.Движению присущи многообразие форм.Нагревание и охлаждение тел, излучение света, электрический ток, хим реакции,жизненные процессы и т.д. всё это различные формы движения материи. Одни формы движения материи могут переходить в другие. Например, механ движение в тепловое движение,тепловое в световое.Хим реакции в электрич ток,электрич ток в излучение света. Эти переходы свидетельствут о единстве и непрерывности связи, при всех переходах разнообразных форм движения в др выполняется фундаментальный закон природы закон вечности и неуничтожимости материи и ее движении.  

13.Корпускулярная  и континуальная концепция описания  природы.

В истории человеческих представлений о природе соперничали в концепции: корпускулярная и континуальная.Корпускулярная: корпускула- греч частица. Основана на представлении о том что всё на свете состоит из отдельных частиц корпускул атомов движущихся в пустоте,атомос-неделимый.Эта концепция возникла в древней греции.Представители: Демокрит,Эпикур,Эвклипп.

Континуальная: континуум  – без разрыва,непрерывный.Исходит  из представления о том, что основой  вещей является некая непрерывная  бесконечно-делимая субстанция,заполняющая пространства без пустот и неимеющая опред границ. Тоже возникла в древней греции.Получила большую популярность.Представители:Фалес,Эмпидокл-ввел представления о 4 стихиях,Аристотель.

Споры между концепциями  являлись движущей силой научной  картины мира. В современной науке споры между представителями этих 2 концепций закончились открытием корпускулярно-волнового дуализма (двойственность форм).

Дискретные и  непрерывные свойства слились в  одну концепцию. 

14.Элементарные  частицы.

Элементарные частицы-это  простейшие структурные образования из которых состоит вся материя.В современном  естествознании считается, что к элем частицам можно отнести все частицы,кроме атомов и атомных ядер. Элемен частицы изучаются самыми сложными теориями- релятивистской и квантовой.Классификация частиц:

I лептоны(легкие  частицы их всего 6: электроны,  электроннае нейтрино, мюон и  мюонное нейтрино, таон и таонная  нейтрино) и адроны( барионы(протон  нейтрон гиперон),барионные резонансы  и мезоны(к-мезон,п-мезон) мезонные  резонансы)

В настоящее время ьоткрыто около 400 элем частиц из них 300 с чем-то резонансы.

Свойства элемен частиц:

1)масса покоя  это масса измер в той си  отсчета относительно которой  частица покоится

2)среднее время  жизни – мера стабильности  частицы.Это время существования частицы до распада. Абсолютно стабильных частиц всего 4:электрон, протон, фотон, нейтрино. Самые коротко живущие частицы – это резонансы.

3)электрический  заряд – свойство элем частицы  участвовать в электромагнитном  взаимодействии.электрический заряд  элемен частицы измеряется в элементарных зарядах.нейтрон и гравитон не имеют электрич заряда частицы без электрич заряда сущ а электрич заряды без частицы сущ не могут.

4)спин элем частицы  – собственный момент импульса  элемен частицы то есть момент  импульса измеренный в той системе отсчета относительно которой она покоится. Если элемен частица неподвижна то только спин задает направление элементарной частицы в пространстве.

IIбозоны(имеют  целочисленный спин и подчиняются  статистике Бозе-Энштейна(фотоны, гравитоны) и фермионы(имеют нецелочисленный спин и подчиняются сататистике ферми-дирека(электрон)

У каждой элемен частицы  есть своя античастица. Она имеет  такую же массу, такой же спин, такое  же время жизни.Ихэлектрические  заряды равны, но противоположны. Позитрон – античастица электрона.У каждой частицы есть свои внутренние квантовые свойства.Эти свойства противоположны.Существование аничастицы вперые было предсказано 1928 Поль Диреком.1923 Андерсен обнаружил первую античастицу позитрон в космических лучах.Антивещество во вселенной было не обнаружено.

В 1924 была высказана  гипотеза о существоании кварков.Два  ученых предложили кварковую систему.Все  адроны состоят из 6 тпов кварков.Это  верхний нижний странный прелестный очарованный и истинный.Эти названия ароматы.Различают кварки 3 цветов:красный голубой зеленый.

В настоящее время  экспериментально доказано сущ кварков.Фундаментальные  частицы:Электрон,нейтрино,кварк. 

15.Взаимодействие. Близкодействие и дальнодействие.

В природе существуют связанные системы протонов и нейтронов.Атом-связанная си ядра и электрона.Молекула-связанная си атомов.Вещество-связання си молекул или атомов.

Чтобы связаннуюсистему разложить на составные части  надо затратить энергию,эту энергию  называют энергией взаимодействия или  просто взаимодействием.В современном естествозании различают 4 вида фундаментальных взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, ядерное, слабое. Электромагнитные осуществляются между заряженными частицами.Благодаря ему существуют все тела в природе.Ядерное самый интенсивный вид взаимодействия.В истории физики известны 2 концепции взаимодействия:близкодействие и дальнодействие.

Близкодействие  – это предположение о том, что удаленные друг от друга тела взаимодействуют с помощью промежуточных  звеньев,передавая взаимодействие друг другу с конечной скоростью.

Дальнодействие-предположение  о том,что удаленные друг от друга  тела взаимодействут через пустоту  и мгновенно. 

16.Ядра.Ядерные  реакции.

Ядра-это связанные  си нуклонов,то есть протонов и нейтронов.Заряд  ядра равен сумме зарядов протонов.Масса ядра неравна сумме масс частиц из кторых она состоит.Закон сохранения массы-это частный случай закона сохранения энергии.Самыми прчными ядрами являются группы железа:железо,кобальт,никель.Атомная масса  выражается нецелым числом связано это с тем что сущ изотопы.Изотопы-это ядра количество нейтронов разное, а протонов одинаковое.Хим способом отличить изотропы друг от друга невозможно.Но изотопы по-разному отклоняются в магнитном поле.Существуют силы которые удерживают нуклон в ядре-ядерные силы.

Свойства ядерных  сил:

1)короткодействующие  в пределах ядра

2)одинаково действуют  между нуклонами

3)насыщение, то  есть каждый нуклон взаимодействует  с конечным числом соседей

4)самый интенсивный  вид взаимодействия

Ядра с одинаковым массовым числом-изобары.Ядра отличающиеся периодом полураспада-изомеры.В природе встречаются элементы с атомным номером от 1до 92.

Ядерные реакции  – процессы в которыхпроисходит  превращение одних ядер в другие,а  также из синтез и распад.В любой  ядерной реакции выполняются законы сохранения:

1)закон сохранения  электрического заряда

2)… массы

3)… импульса

4)… момента  импульса

5)… энергии

При экзотермических  реакциях энергия связи выделяется и наоборот.Виды реакций:

1-альфа распад

2-бета распад(электронный  и позитронный)

3-к-захват 

17.Атомы и молекулы. Строение атома.

2 тыс лет назад  выдвинуто преположение о том,что  все состоит из атомов и  молекул.Первые представления были  получены из спектров поглощения  и испускания

1)модель атома  томсона.атом-положительно заряженный шар,внутри которого отрицательно заряженные электроны.Атом в целом нейтрален.

2)модель атома  резерфорда в 1911 резерфорд и  его ученики провели серию  эксперимнтов по бамбардировке  атома альфа-частицами

Нильс Бор выдвинул полуклассическую полуквантовую теорию атома водорода.В её основе два постулата:

1.постулат стационарных  состояний.Атом может находится  только в таких состояниях  в которых он не излучает  и не поглащает энергию.при  этом электроны в атоме также  находятся на стационарных орбитах  причем момент импульса электрона квантуется