Й вопрос. Фундаментальные физические понятия и принципы

Одной из важнейших задач естествознания является создание естественно-научной картины мира в виде целостной упорядоченной системы.

Для ее решения используют общие понятия: материя, движение, время и пространство.

Материя есть объективная реальность Природы, воспринимаемая нашим сознанием.

Общепринятым считается относить к материи всё то, что воздействует на наши органы чувств при контакте с ними.

В современном естествознании различают три вида материи: вещество, физическое поле и физический вакуум.

Вещество – основной вид материи, обладающий массой.

Веществоможет пребывать в твердом, жидком, газообразномиплазменномсостоянии.

Из вещества состоят все тела в Природе.

Поле – это особая форма материи, посредством которой осуществляются любые взаимодействия между любыми телами в природе.

В микромире, т.е. в самых глубинах материи, разница между веществом и полем стирается.

Это подтверждает то, что материя едина, только свойства и проявления её многообразны.

К полямотносятся:

1. Гравитационное поле, действие которого существенно проявляется в мире больших тел.

2. Электромагнитное, проявляющееся в макро- и микромире.

3. Специфические сильные и слабые поля, действующие заметным образом только в микромире между частицами, находящимися на малых расстояниях порядка 10^-15 – 10^-16 м друг от друга.

Источником физических полей являются частицы (например, для электромагнитного поля – заряженные частицы).

Физический вакуум – это низшее энергетическое состояние квантового поля.

Этот термин был введен в квантовой теории поля для объяснения некоторых микропроцессов. Среднее число частиц квантового поля – в вакууме равно нулю, однако в нем могут рождаться виртуальные частицы (частицы в промежуточных состояниях, существующие короткое время). (Д. Гранин « Неизбежность странного мира». «Вакуум – мир нерожденного вещества»).

При достаточно большой концентрации энергии вакуум взаимодействует с реальными частицами, что подтверждается экспериментом.

Движением в общем случае называется всякое изменение вообще, т.е. любые изменения материи в пространстве и времени (перемещение планет, распространение электромагнитных волн, развитие биологических объектов, мышление и др.).

Понятия материя, пространство и время всегда находились в центре внимания физики.

Что такое пространство и время, каковы их свойства и структура – это фундаментальные и нерешенные до конца проблемы.

Однако многие свойства пространства и времени физикам известны и рассматриваются в специальных разделах дисциплины.

Из классической философии определения пространства и времени имеют следующий вид:

«Пространство есть форма существования материи, характеризующая её протяженность, структурность, существование и взаимодействие элементов во всех материальных системах».

«Время – атрибут, всеобщая форма бытия материи, выражающая длительность бытия и последовательность смены состояния всех материальных систем и процессов в мире. Время не существует само по себе, вне материальных изменений, точно так же невозможно существование материальных систем и процессов, не обладающих длительностью, не изменяющихся от прошлого к будущему.

Пространство и время неразрывно связаны между собой, их единство проявляется в движении и развитии материи».

Атрибут (лат.) attributum – приданное. В философии – неотъемлемое, существенное свойство.

Заметим, что такие определения мало что дают естествоиспытателям в конкретных научных исследованиях.

В более строгом для естествоиспытателя смысле время выражает порядок смены физических состояний и является объективной характеристикой любого физического процесса или явления.

И в этом смысле оно универсально.

Временная характеристика реальных процессов основывается на постулате времени:

«Одинаковые во всех отношениях явления происходят за одинаковое врем».

Истинность этого постулата все же относительная, т. к. его нельзя проверить на опыте даже с помощью самых совершенных часов. Потому что они характеризуются своей точностью, а также невозможно создать принципиально одинаковые условия в природе в разное время.

Пои создании классической механики И. Ньютон ввел понятие абсолютного, или истинного, математического времени, которое течет всегда и везде равномерно, и относительного времени, как меры продолжительности, употребляемой в обыденной жизни и означающей определенный интервал времени: час, день, месяц и т. д.

В современном представлении время всегда относительно.

Из теории относительности следует, что при скорости, близкой к скорости света в вакууме, время замедляется (происходит релятивистское замедление времени), а сильное поле тяготения приводит к гравитационному замедлению времени.

Важнейшее свойство времени заключается в его необратимости. И символически обозначается стрелой времени, «летящей» всегда из прошлого в будущее.

Под пространством понимается порядок существования физических тел, что определяется геометрическими представлениями.

По аналогии с абсолютным временем И. Ньютон ввел понятие абсолютного пространства, которое существует независимо от находящихся в нем физических объектов и может быть совершенно пустым, являясь как бы мировой ареной, где разыгрываются физические процессы.

Однако идеальное пространство без материальных объектов лишено смысла даже, например, при описании механического движения тела, для которого необходимо указать другое тело в качестве системы отсчета.

Механическое движение тел относительно.

Абсолютного движения, как и абсолютного покоя тел, в природе не существует.