Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Концепции гармонии в физике



 

Структура материи – это ее строение, существование в виде молекул, атомов, элементарных частиц и т.п.. Но если рассматривать материю в целом, во всех возможных формах ее существования, то понятие структуры материи будет охватывать макроскопические тела, все космические системы мегамира в любых масштабах. С этой точки зрения структура материи неисчерпаема и бесконечна в количественном и качественном отношении. В доступных пространственно-временных масштабах структурность материи проявляется в ее системной организации, существовании в виде множества взаимосвязанных иерархических систем, начиная от элементарных частиц и кончая Метагалактикой.

В неживой природе множество объектов будет представлять целостную систему лишь в том случае, если энергия связи между ними больше суммарной кинетической энергии и энергии внешних воздействий, направленных на разрушение системы. В противном случае система не возникает или распадается. Энергия внутренних связей – это общая энергия, которую нужно было бы приложить последовательно к каждому элементу, чтобы удалить его из системы на большее расстояние, то есть растащить систему. Поскольку эта энергия не может возникнуть не из чего и каждый из элементов существует в некоторой «потенциальной яме», то стабильность и целостность системы оказываются косвенно обусловленными действием закона сохранения энергии. Энергия внутренних связей может иметь различное значение в зависимости от характера сил, объединяющих тела в системы. С переходом от космических систем к макроскопическим телам, молекулам и атомам к гравитационным силам добавляются электромагнитные силы. В случае элементарных частиц энергия внутренних связей сопоставима с их собственной энергией.

Особенности и специфика взаимодействий между компонентами сложных микро- и макросистем, а также внешних взаимодействий между ними приводит к громадному их разнообразию. Для микро и макро систем характерна индивидуальность (каждой системе присущ набор определенных свойств - между ядром водорода и урана есть различия, хотя оба они относятся к микросистемам, (Земля и Марс)). Однако можно говорить о тождественности элементарных частиц. Тождественные частицы обладают одинаковыми физическими свойствами (массой, электрическими зарядами, квантовыми числами (все электроны Вселенной – тождественны)). Понятие о тождественных частицах – это понятие квантовой механики. Эти частицы подчиняются принципу тождественности, согласно которому состояния системы частиц, получающиеся друг из друга перестановкой тождественных частиц местами, нельзя различать ни в каком эксперименте. Такие состояния должны рассматриваться как одно физическое состояние. Этот принцип одно из основных различий между квантовой и классической механикой (в классической механике можно проследить за движением отдельной частицы и таким образом отличить ее, а в квантовой нельзя). Состояние частицы в квантовой механике описывается волновой функцией, позволяющей определить вероятность ее нахождения в пространстве. Принцип тождественности и вытекающие из него требования симметрии волновых функций приводят к такому квантовому эффекту как существование обменного взаимодействия.

Для описания микрообъектов Н. Бор сформулировал принцип дополнительности, согласно которому получение экспериментальной информации об одних величинах, описывающих микрочастицу (атом), неизбежно связано с потерей информации о некоторых других величинах, дополнительно к первым (координату частицы, ее скорость, или импульс). Поэтому волновое и корпускулярное описание микропроцессов должно не исключать и заменять друг друга, а взаимно дополнять друг друга.

Важную роль в развитии естествознания сыграл принцип относительности, сформулированный Галилеем для механического движения (характер движения зависит от точки отсчета). Современная формулировка принципа относительности такова: все инерциоальные системы отсчета равноправны между собой(неотличимы друг от друга) в отношении протеканя физических процессов.

Вместе с принципом относительности в физике утвердились понятия инвариантности и симметрии, а также связь их с законами сохранения и вообще с законами природы. Инвариантность означает неизменность физических величин или свойств природных объектов при переходе от одной системы отсчета к другой. Принципы инвариантности:

физические законы природы не зависят от выбора системы отсчета;

постоянство скорости света в вакууме – фундаментальное свойство природы;

смещение во времени и пространстве не влияет на протекание физических процессов.

Симметрия – неизменность структуры материального объекта относительно его преобразований, то есть изменения ряда физических условий (кристаллическая природа твердых тел, орнамент). Многие процессы в природе имеют симметричный характер (симметрия пространства и времени)

Из свойства симметрии пространства – его однородности следует закон сохранения импульса - импульс замкнутой системы сохраняется, то есть не изменяется с течением времени (универсален). Изотропность (свойство симметрии пространства) означает инвариантность физических законов относительно выбора направления осей координат системы отсчета (поворот на любой угол) – как следствие закон сохранения момента импульса (не изменяется с течением времени). Из однородности времени следует закон сохранения механической энергии, в системе тел, между которыми действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется, то есть не изменяется со временем (превращение кинетической энергии в потенциальную и обратно) универсален для всех тел.

Энергия никогда не исчезает и не появляется вновь, она лишь превращается из одного состояния в другой – в этом заключается сущность неуничтожения материи и ее движения. Связь между симметрией пространства и законами сохранения установила немецкий математик Эмми Нетер (1882-1935). Законы сохранения связаны и определяются свойствами симметрии пространства и времени.

 

 




©2015 studenchik.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.