Лекция №3
Классическая механика и законы сохранения
Фи́зика (от др.-греч. φύσις «природа») — область естествознания, наука, изучающая наиболее общие и фундаментальные закономерности, определяющие структуру и эволюцию материального мира.
Физика играет основополагающую роль в развитии естествознания:
· Все области естествознания опираются на общие физические законы природы
· Все явления природы имеют внутренние механизмы, познать которые можно только понимая их физическую сущность.
«Наука о природе изучает преимущественно тела и величины, их свойства и виды движения, а кроме того, начала такого рода бытия»
Аристотель
Иерархия наук в естествознании: физика –> химия –> биология –> психология
Структурные уровни организации материи
Объекты материального мира в зависимости от их размеров условно относят к микро-, макро- или мегамирам:
Макромир (μακρος – большой) L~10–5÷104 км; T~10-3÷1010с – Квантовая механика
Газообразные, жидкие и твёрдые тела, плазма, Земля, биологические системы (организмы, биогеоценозы, биосфера), социальные системы (человек, общество, социосфера)
Микромир (μικρος – малый) L~10–16÷10–6 см; T~10-24с÷∞ – Классическая физика
элементарные частицы, атомные ядра, атомы, молекулы, биологические системы (нуклеиновые кислоты, белки, вирусы, бактерии, клетки)
Мегамир (μεγας – великий, огромный): L~104÷1023 км; T~1 млрд. лет – Общая теория относительности
Солнечная система, звёзды, галактики, метагалактики, Вселенная.
Классическая концепция пространства и времени
Античные концепции пространства и времени:
· Демокрит: Два понятия пространства:
Бесконечное непрерывно пространство – пустота, заполненная атомами: «Ящик без стенок».
Дискретное пространство – масштабная единица протяжённости атома (амер).
· Эпикур: Концепция времени и движения: в процессе перемещения атомы проходят один «атом» пространства за один «атом» времени
· Аристотель: Пространство ограничено и материально (Нет материи – нет пространства, «Природа не терпит пустоты»).
Развитие взглядов на размерность пространства
· Евклид: Разработал математическую модель трёхмерного пространства – Евклидова геометрия. Считал пространство однородным и бесконечным.
· Клавдий Птолемей: В труде «Альмагест» утверждал, что в природе не может быть более трёх измерений
· Декарт: Предложил трёхмерную прямоугольную систему координат (декартовы координаты x, y, z)
Рассказать о глубокой связи трёхмерности пространства с законом обратных квадратов в законах Кулона и Всемирного тяготения
Современные определения пространства и времени
Пространство – система отношений, отображающая координацию существующих объектов (расстояние, ориентацию и т.д).
Время – это система отношений, отображающих координацию сменяющих друг друга состояний или явлений (последовательность, длительность и т.д)
Абсолютное и относительное пространство (по И.Ньютону)
Абсолютное время – существует само по себе без всякого отношения к чему-либо, протекает равномерно и называется длительностью
Относительное время – внешняя мера продолжительности, постигаемая чувствами и употребляемая в жизни вместо истинного математического времени
Абсолютное пространство – всегда остается одинаковым и неподвижным безотносительно к чему-либо внешнему
Относительное пространство – мера, определяемая нашими чувствами по положению его относительно некоторых тел и которое в обыденной жизни принимается за пространство неподвижное
Особенности измерения пространства и времени
Пространство трёхмерно, время одномерно
Однонаправленность времени – «Стрела Времени»:
· Психологическая – помним прошлое, не знаем будущего.
· Термодинамическая – время направлено в сторону увеличения беспорядка.
· Космологическая – указывает направление времени в котором вселенная расширяется.
