Физическая природа времени гравитации и материи
Другие рефераты
Реферат на тему:
Физическая природа Времени, гравитации и материи.
Выполнил:
Богачков М.Н.
Томск-2003 г.
СОДЕРЖАНИЕ.
Содержание
2
Введение
3
1. Развитие пространственно временных представлений. 4
2. Пространство и время в теории относительности. 7
3. Пространство и время в физике микромира. 8
4. Природа времени.
15
5. Природа гравитации.
18
6. Строение атома.
19
7. Заключение.
22
8. Приложение. Чем живут звёзды?
23
9. Используемая литература.
28
ВВЕДЕНИЕ.
Природа материи, пространства и времени интересовала людей с
незапамятных времён. Наверное с того времени когда у людей
появилась свободная минута от трудностей жизни, взглянуть на звёзды
и мир вещей. Основные дискуссии об устройстве мира развернулись
в античности, между двумя философскими школами идеализма ( Зенон,
Платон) и материализма ( Демокрит, Аристотель). Накопленный опыт и
знания в последствии вылилось в развитие пространственно временных
представлений в современной науке физике. В данной работе
попытаемся наглядно рассмотреть что же из себя представляет время,
пространство, материя и гравитация. Начинать исследование
целесообразно с представлений античной натур философии анализируя
затем процесс развития пространственно временных представлений в
плоть до наших дней.
1. РАЗВИТИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО - ВРЕМЕННЫХ
ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
В идеалистической доктрине античности развиваемой такими
философами как Зенон и затем Платон, наряду с первичностью
сознания перед материей, когда сознание определяет бытиё . На
рассуждениях о соревновании Гермеса с черепахой. Когда Гермес не
может догнать черепаху , пробегая большее расстояние чем уползающая
от него черепаха, впервые вводятся понятие о причинно следственной
связи дискретной материи во времени.
Атомистическая доктрина была развита материалистами
Древней Греции Левкиппом и Демокритом. Согласно этой доктрины, всё
природное многообразие состоит из мельчайших частичек материи (
атомов ), которые двигаются, сталкиваются и сочетаются в пустом
пространстве. Атомы ( бытие ) и пустота (
небытие ) являются первоначалами мира. Атомы не возникают и не
уничтожаются, их вечность проистекает из безначальности
времени. Атомы двигаются в пустоте бесконечное время.
Бесконечному пространству соответствует бесконечное время.
Характеризуя систему Демокрита как теорию структурных
уровней материи - физического ( атомы и пустота ) и
математического ( амеры ), мы сталкиваемся с двумя
пространствами: непрерывное физическое пространство как
вместилище и математическое пространство, основанное на амерах
как масштабных единицах протяжения материи.
В соответствии с атомистической концепцией пространства
Демокрит решал вопросы о природе времени и движения. В
дальнейшем они были развиты Эпикуром в систему. Эпикур
рассматривал свойства механического движения исходя из
дискретного характера пространства и времени. Например,
свойство изотахии заключается в том, что все атомы движутся с
одинаковой скоростью. На математическом уровне суть изотахии
состоит в том, что в процессе перемещения атомы проходят один
"атом" пространства за один "атом" времени.
Таким образом, древнегреческие атомисты различали два типа
пространства и времени.
Аристотель начинает анализ с общего вопроса о
существовании времени, затем трансформирует его в вопрос о
существовании делимого времени. Дальнейший анализ времени
ведётся Аристотелем уже на физическом уровне, где основное
внимание он уделяет взаимосвязи времени и движения. Аристотель
показывает. что время немыслимо, не существует без движения, но
оно не есть и само движение.
В такой модели времени реализована реляционная концепция.
Измерить время и выбрать единицы его измерения можно с помощью любого
периодического движения, но, для того чтобы полученная величина была
универсальной, необходимо использовать движение с максимальной скоростью.
В современной физике это скорость света, в античной и средневековой
философии - скорость движения небесной сферы.
Пространство для Аристотеля выступает в качестве некоего
отношения предметов материального мира, оно понимается как
объективная категория, как свойство природных вещей.
Механика Аристотеля функционировала лишь в его модели
мира. Она была построена на очевидных явлениях земного мира. Но
это лишь один из уровней космоса Аристотеля. Его
космологическая модель функционировала в конечном неоднородном
пространстве, центр которого совпадал с центром Земли. Космос был
разделен на земной и небесный уровни. Земной состоит из четырёх стихий
- земли, воды, воздуха и огня; небесный - из эфирных тел, пребывающих
в бесконечном круговом движении.
Эта модель просуществовала около двух тысячелетий.
Однако в системе Аристотеля были и другие положения,
которые оказались более жизнеспособными и во многом определили развитие
науки вплоть до настоящего времени. Речь идёт о логическом учении
Аристотеля на основе которого были разработаны первые научные
теории, в частности геометрия Евклида.
Понятия пространства и времени вводятся Ньютоном на
начальном уровне изложения, а затем получают своё физическое
содержание с помощью аксиом через законы движения. Однако они
предшествуют аксиомам, так как служат условием для реализации аксиом:
законы движения классической механики справедливы в инерциальных
системах отсчёта, которые определяются как системы, движущиеся
инерциально по отношению к абсолютному пространству и времени. У
Ньютона абсолютное пространство и время являются ареной движения
физических объектов.
После того, как физики пришли к выводу о волновой природе
света возникло понятие эфира - среды в которой свет
распространяется. Каждая частица эфира могла быть представлена
как источник вторичных волн, и можно было объяснить огромную
скорость света огромной твёрдостью и упругостью частиц эфира.
Иными словами эфир был материализацией Ньютоновского
абсолютного пространства. Но это шло в разрез с основными
положениями доктрины Ньютона о пространстве.
Революция в физике началась открытием Рёмера - выяснилось,
что скорость света конечна и равна примерно 300'000 км/с. В
1728 году Брэдри открыл явление звёздной аберрации. На основе
этих открытий было установлено, что скорость света не зависит
от движения источника и/или приёмника.
О.Френель показал, что эфир может частично увлекаться
движущимися телами, однако опыт А.Майкельсона (1881 г.)
полностью это опроверг. Таким образом возникла необъяснимая
несогласованность, оптические явления всё хуже сводились к
механике. Но окончательно механистическую картину мира
подорвало открытие Фарадея - Максвелла: свет оказался
разновидностью электромагнитных волн. Многочисленные
экспериментальные законы нашли отражение в системе уравнений
Максвелла, которые описывают принципиально новые
закономерности. Ареной этих законов является всё пространство,
а не одни точки, в которых находится вещество или заряды, как
это принимается для механических законов.
Так возникла электромагнитная теория материи. Физики
пришли к выводу о существовании дискретных элементарных
объектов в рамках электромагнитной картины мира (электронов).
Основные достижения в области исследования электрических и
оптических явлений связаны с электронной теорией Г.Лоренца.
Лоренц стоял на позиции классической механики. Он нашёл выход,
который спасал абсолютное пространство и время классической
механики, а также объяснял результат опыта Майкельсона, правда
ему пришлось отказаться от преобразований координат Галилея и
ввести свои собственные, основанные на неинвариантности
времени. t'=t-(vx/c¤), где v - скорость движения системы
относительно эфира, а х - координата той точки в движущейся
системе, в которой производится измерение времени. Время t' он
назвал "локальным временем". На основе этой теории виден эффект
изменения размеров тел L2/L1=1+(v¤/2c¤). Сам Лоренц объяснил
это опираясь на свою электронную теорию: тела испытывают
сокращение вследствие сплющивания электронов.
Терия Лоренца исчерпала возможности классической физики.
Дальнейшее развитие физики было на пути ревизии фундаментальных концепций
классической физики, отказа от принятия каких - либо выделенных систем
отсчёта, отказа от абсолютного движения, ревизии концепции абсолютного
пространства и времени. Это было сделано лишь в специальной теории
относительности Эйнштейна.
2. ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ В ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
АЛЬБЕРТА ЭЙНШТЕЙНА.
2.1. Специальная теория относительности.
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
