Другие предметы \ Теоретические основы прогрессивных технологий (концепции современного естествознания)

Конспект лекций по дисциплине "Теоретические основы прогрессивных технологий (концепции современного естествознания)", страница 6

Пространство – нечто, характеризующее порядок расположения объектов относительно друг друга.

Пространство имеет три масштаба.

1.  Мега;

2.  Макро;

3.  Микро.

Мега – объекты  – порядка или больше одной планеты.

Стандартные размерные величины мегамасштаба:

·  Астрономическая единица (среднее расстояние от Солнца до Земли) – расстояние, равное 150 млн км;

·  Световой год – расстояние, проходимое лучом света в вакууме (со скоростью v = 300000 км /с) за один земной год (94,6∙1011 км);

·  Парсек (параллакс угловой секунды) – расстояние, равное 3,26световым годам;

Макро – объекты, доступные для наблюдения невооруженным глазом.

Микро – объекты, доступные для наблюдения с помощью технических средств (микроскопов) 10-6 м до 10-18 м

Размеры некоторых объектов микромасштаба:

1.  Волна видимого света (от 10-6 до 10-7 нм);

2.  Размер вирусов – 10-6 м;

3.  Атом водорода (радиус) – 10-10;

4.  Ядро атома (радиус) – 10-15 м.

Свойства пространства

Пространство в механистической (консервативной) модели

Реальное пространство или пространство в эволюционной (диссипативной) модели

1. Пространство является трехмерным;

2. Пространство является непрерывным;

3. Изотропное

3. Неоднородное;

4. Однородное.

4. Неизотропное;

          Евклидовость – сохранение аксиом в данном пространстве, их правомерность (например, вблизи больших гравитационных масс пространство искривляется, и в нем параллельные прямые могут пересекаться, т. е. аксиомы Евклида могут не выполняться).

          Анизотропность – наличие направления ярко выраженных свойств (например, в кристалле).

Тема 7. Основные положения

специальной и общей теорий относительности

I. Постулаты (принципы)специальной теории относительности

(А. Эйнштейна)

1-ый принцип (принцип относительности): «Все физические процессы при одних и тех же условиях во всех инерциальных системах отсчета (ИСО) протекают одинаково».

Вспомним принцип относительности Г. Галилео, который отличается от эйнштейновского только одним словом – вместо слова «механические» Эйнштейн вставил «физические», имея в виду механические и электромагнитные процессы одновременно.

2-ой принцип (принцип инвариантности (постоянства) скорости света: «Скорость света (например, для вакуума составляет 3∙108м/с) во всех ИСО остается постоянной независимо от скорости излучателя (источника) и приемника.

Первыми, кто экспериментально доказал, постоянство скорости света в разных ИСО, были Майкельсон и Морли.

Релятивисткие эффекты (по Лоренцу)

1.   «Парадокс близнецов» означает, что для тела, движущегося с большими скоростями близкими к скорости света (например, брат-космонавт) время идет медленнее, чем для неподвижного (например, оставшийся на Земле). Получается, что брат на Земле постареет быстрее по сравнению с братом-космонавтом;

2.  Увеличение массы тела, движущегося со скоростью, близкой к скорости света в системе отсчета, связанной с неподвижным наблюдателем (например, находящимся на Земле).

3.  Сокращение длины тела, движущегося со скоростью, близкой к скорости света в системе отсчета, связанной с неподвижным наблюдателем (например, находящимся на Земле). При равенстве скорости этого тела скорости света, линейные размеры сокращаются до нуля (тело становится точкой).

II. Принципы общей теории относительности

Общая теория относительности содержит в основе специальную теорию относительности, но с поправками, учитывающих гравитационное воздействие. При изучении больших гравитационных масс и пространства вокруг них, было установлено, что свет может менять скорость, и в связи с эти 2-ой принцип был переписан: «Скорость света постоянна во всех ИСО, если гравитационными силами можно пренебречь».

Первый принцип и релятивисткие эффекты полностью сохранились.

Вблизи больших гравитационных масс пространство искривляется, а время замедляется.

Тема 8. Фундаментальные взаимодействия (поля)

1.  Сильное (ядерное) – взаимодействие между протонами и нейтронами в ядре с помощью частиц-переносчиков – глюонов обеспечивает целостность ядра, благодаря этому взаимодействию ядро не рассыпается на части (микромасштаб).

2.  Электромагнитное взаимодействие (обеспечивается посредством фотонов между противоположно заряженными объектами) отвечает за существование атомов, молекул, материи на уровне макро- и  мегамасштабов (сильнее всего выражено в макромасштабе, но при этом проявляется и в микромасштабе);

3.  Слабое характеризует процессы преобразования (аннигиляции), синтеза и распада элементарных частиц, обеспечивается посредством бозонов (действует во всех масштабах, сильнее всего проявляется  в микромасштабе);

4.  Гравитационное – гравитационное поле создается частицами гравитонами и отвечает за современный вид Вселенной (действует во всех масштабах, сильнее всего проявляется  в мегамасштабе).

Характеристики фундаментальных взаимодействий

Вид взаимодействия

Const взаимодействия

Радиус взаимодействия

Сильное

1

(0,1…1)∙10-15м

Электромагнитное

1/137

∞

Слабое

10-14

<<(0,1…1)∙10-15м

Гравитационное

6*10-39

∞

Тема 9. Самоорганизация в природе

·  процесс перехода от хаоса к порядку в сложной системе.

·  процесс перехода от менее сложного к более сложному (от простого к сложному – в примитивном варианте).

Хаос выступает как конструктивная сила.

Сложная система – система, которая состоит из большого количества элементов.

Синергетика – изучает эти процессы перехода.

Скачать файл