Материя и движение, время и пространство

Определения понятий материи, его видов и атрибутов

Одна из важнейших задач естествознания - создание естественнонаучной картины мира в виде целостной системы. Для ее решения используются понятия: материя, движении, время, пространство.

Материя - все то, что прямо или косвенно действует на органы чувств человека и другие объекты. М.- весь окружающий нас мир, все существующее.

Всеобщими универсальными формами существования и движения материи принято считать время и пространство.

Время - форма последовательной смены явлений и состояний материи, характеризующая длительность их бытия.

Время обладает универсальными свойствами:

1. длительностью, т.е. последовательностью сменяющих др.друга моментов или состояний;

2. неповторяемостью;

3. одномерностью, т.е. линейной последовательностью событий, генетически связанных между собой. Если бы время имело несколько измерений, то это означало бы наличие параллельных миров.

4. необратимостью, т.е. однонаправленным изменением времени от прошлого к будущему.

Пространство выражает порядок сосуществования физических тел.

Выдвигаются гипотезы, согласно которым пространство нашей Вселенной имеет много измерений.

Например: -11- мерная супергравитация

-М- теория

Наши органы чувств способны ощущать только три

Неотъемлемое свойство материи – движение.

Движение материи- любые изменения, происходящие с материальными объектами в результате их взаимодействия. Формы движущейся материи очень разнообразны и взаимосвязаны др.с др. Формы движения могут переходить др.в др.,например, химическая форма движения м.переходить в тепловую, тепловая в электрическую и т.д.

Основные формы движения материи:

Ø Механическая (наличие траектории)

Ø Физическая (теплота, электромагнетизм, гравитация…)

Ø Химическая (превращение атомов и молекул)

Ø Биологическая (в живой природе)

Ø Общественная(развитие общества)

Мерой движения материи (количественной ее характеристикой) служит энергия.

Мерой инерции материи является масса.

Энергия и масса – важнейшие взаимосвязанные свойства материи. Их взаимосвязь отражает Закон сохранения массы и энергии Современная формулировка закона гласит:

в изолированной системе сумма масс и энергий постоянна.

Формулировка учитывает, что между массой m и энергией E существует взаимосвязь согласно уравнению

E=mc², где с – скорость света в пустоте (3•10⁸ м/с). (Уравнение Эйнштейна)

Виды материи

В соврем. Е. различают 3 вида материи: вещество, физическое поле, физический вакуум.

Вещество – основной вид материи, обладающей массой.

К вещественным объектам относятся:

- элементарные частицы,

- атомы,

- молекулы-

- многочисленные образованные из них материальные объекты.

Состав Вселенной (в массовых %*)

Элементарные частицы

1. Одни эл.частицы, имеют сложную внутреннюю структуру, однако их невозможно разделить на части.

2. другие считаются бесструктурными – «фундаментальные частицы»:

1) -лептоны (электрон, нейтрино)

2) -кварки

3) -калибровочные бозоны (т.е. действуют как переносчики фундаментальных взаимодействий).

По величине спина все элементарные частицы можно разделить на два класса:

фермионы — частицы с полуцелым спином:1/2, 3/2, и т.д. (например, электрон, протон, нейтрон, нейтрино); Фермионы составляют вещество

бозоны— частицы с целым спином 0, 1, 2 и т.д. (например, фотон, глюон, мезоны). Бозоны переносят взаимодействие.

Элементарные частицы- фермионы приведены на рис.4.1.

Рисунок 4.1. Элементарные частицы: лептоны и кварки

В табл.4.1 представлены некоторые сведенья о следующих свойствах элементарных частиц со временем жизни более 10^–20 с.:

o масса частицы (в электронных массах),

o электрический заряд (в единицах элементарного заряда) и

o момент импульса (так называемый спин) в единицах постоянной Планка ħ = h / 2π.

В таблице указано также среднее время жизни частицы.

Таблица 4.1.

Классификация элементарных частиц (по массе)

 

Группа Название частицы Символ Масса (в электронных массах) Электрический заряд Спин Время жизни (с) Частица Античастица Фотоны Фотон γ       Стабилен Лептоны Нейтрино электронное νe     1 / 2 Стабильно Нейтрино мюонное νμ     1 / 2 Стабильно Электрон e– Позитрон e+   –1 1 1 / 2 Стабильн Мю-мезон μ– μ+   206,8 –1 1 1 / 2 2,2∙10–6 Адроны Мезоны Пи-мезоны π0 264,1     0,87∙10–16 π+ π– 273,1 1 –1   2,6∙10–8 К-мезоны K + K – 966,4 1 –1   1,24∙10–8 K 0 974,1       ≈ 10–10–10–8 Барионы Протон p 1836,1 1 –1 1 / 2 Стабилен Нейтрон n 1838,6   1 / 2   Омега-минус-гиперон Ω–   –1 1 1 / 2 0,82∙10–11

Атомы

Атом - наименьшая частица химического элемента, сохраняющая его химические свойства. Химический элемент - совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра..

Информацию о любом хим.эл-те мы можем получить из Периодической системы элементов Д.И.Менделеева.