 |
|
Пространство. Классические и современные представления
ОСНОВНЫЕ КАТЕГОРИИ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
К наиболее общим, важным, фундаментальным категориям естествознания относятся материя, движение, пространство, время.
Материя– это философская категория, служащая для обозначения объективной реальности, которая отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них.
В классическом представлении в естествознании различали два вида материи: вещество и поле. Но вещество и поле рассматривались отделенными друг от друга. Только квантовая механика впервые позволила установить связь вещества и поля. Экспериментальное открытие в 1927 году дифракции электронов доказало, что микрочастицы вещества и поля имеют двуединую природу – одновременно корпускулярную (дискретную) и волновую (непрерывную). В современных представлениях материя может существовать в трех формах: вещества, поля и физического вакуума, связанных взаимными переходами (принцип корпускулярно-волнового дуализма и явление аннигиляции).
Рис.1. Формы существования материи в современном естествознании
Физический вакуум –низшее энергетическое состояние поля с нулевым числом квантов, характеризующееся отсутствием обнаруживаемых элементарных частиц. Считается, что в нем имеютсявиртуальные частицы
Виртуальная частица – элементарная частица в промежуточных (ненаблюдаемых) состояниях, рассматриваемая как существующая условно.
При определенных состояниях физический вакуум может порождать пары частиц: частица - античастица
Античастица – элементарная частица с той же массой, что у данной частицы, но с противоположным зарядом.
Аннигиляция - процесс взаимодействия частицы и античастицы, при котором частицы исчезают с выделением энергии
е- + е+ = Е
Некоторые ученые объединяют вещество и поле в единый тип реальности, которая действует на наши органы чувств и взаимодействует сама с собой, проявляясь в одних условиях как вещество (физические тела, молекулы, атомы, частицы), а в других – как поле (свет, радиация, гравитация, радиоволны). Однако это объединение в большей степени касается, вероятно, не макро -, а микромира, многие свойства которого носят квантово-механический характер.
Пространство. – Первое представление о нем возникло из очевидного существования в природе твердых физических тел, занимающих определенный объем. Из такого представления следовало, что пространство выражает порядок сосуществования физических тел. Первой законченной теорией пространства является геометрия Евклида, созданная около 2000 лет назад. Геометрия Евклида оперирует идеальными математическими объектами, которые существуют как бы вне времени.
Классические представления о пространстве.И.Ньютон ввел понятиеабсолютного пространства, которое может быть совершенно пустым и существует независимо от наличия в нем физических тел. Свойства такого пространства описываются Евклидовой геометрией.
Однако, с точки зрения современного естествознания пустое пространство – это идеализация. Реальный окружающий нас мир полон материальных объектов: элементарных частиц, полей (физический вакуум – одна из форм существования материи). А. Эйнштейн показал, что линейные характеристики пространства определяются гравитационным полем, которое искривляет его, а также зависят от движения объекта, то есть выявил относительность пространства. Эти положения он изложил в специальной (1905г. ) и общей (1916г.) теориях относительности.
Специальная теория относительности (СТО) — это теория структуры пространства-времени. Впервые была представлена в 1905 году Альбертом Эйнштейном в работе «К электродинамике движущихся тел». Теория описывает движение, законы механики, а также пространственно-временные отношения, определяющие их, при скоростях движения, близких к скорости света. Классическая механика Ньютона в рамках специальной теории относительности является приближением для малых скоростей.
Общая теория относительности (ОТО) — теория гравитации, разработанная Эйнштейном в 1905—1917 годах. Является дальнейшим развитием специальной теории относительности. В общей теории относительности постулируется, что гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, а деформацией самого пространства-времени, в котором они находятся. Эта деформация связана, в частности, с присутствием массы-энергии.
Пространство. Классические и современные представления
l Классические
1. абсолютное
2. однородное
3. непрерывное
4. трехмерное
5. двунаправлено
6. евклидово (описывается евклидовой геометрией)
l Современные
1. относительное
2. неоднородное
3. дискретное, состоит из квантов пространства (10-33м, М.Планк)
4. трехмерное (?)
5. двунаправлено
6. неевклидово (описывается неевклидовыми геометриями)