Классическое естествознание Основные концепции Корпускулярная и континуальная

Классическое естествознание Основные концепции

Корпускулярная и континуальная концепции Модель корпускулы (частицы): реальный объект без учета его внутренней структуры и размеров. Ньютоновская механика- сочетание экспериментального исследования механических объектов и их математического описания на основе корпускулярной модели.

в Z rв Тело отсчета D r - перемещение Y rа И. Ньютон Х а S -путь: непрерывная траектория

Рене Декарт (1596– 1650).

Корпускулярная и континуальная концепции • Континуальная концепция - модель сплошной среды, которая может рассматриваться как предельный случай системы материальных точек. • Пример движения сплошной среды - волновое движение, при этом характеристики этого движения (энергия, импульс) не локализованы, как у частицы, а непрерывно распределены в пространстве. • Звуковые волны – волны в упругой среде с частотой 20 -20000 Гц.

Корпускулярная и континуальная концепция: • электромагнитное поле и электромагнитные волны • Первоначально предполагалось, что распространение ЭМ волн происходит в некоторой среде, названной эфиром, однако эфир не был обнаружен экспериментально; • Из теории Максвелла следовала возможность существования ЭМ поля безотносительно к какойлибо среде (в вакууме); • ЭМ поле - особый вид материи. • Cуществование двух форм материи – вещества и поля, которые считались независимыми друг от друга.

Е Н Формула Планка для энергии кванта E(энергия)= h ν(частота)

Волновое движение • Эффект Доплера- изменение воспринимаемой частоты колебаний, обусловленное движением источника или приемника волн, либо и того и другого; • особенно заметен в случае звуковых волн; • пример- изменение воспринимаемой высоты тона гудка проходящего мимо поезда.

Классический детерминизм • Уравнения и законы механики позволяют по известному состоянию механической система в некоторый момент времени и известным взаимодействиям (силам) однозначно определить ее состояние в любой следующий момент времени - закономерности динамического типа. • Однозначный характер закономерностей динамического типа - представление о жесткой предопределенности (детерминированности) событий в природе. • Все открытия, сделанные при развитии электродинамики, не внесли каких-либо изменений в представление о динамическом характере законов природы.

Классический детерминизм • Классический детерминизм Лапласа: если было бы возможно учесть взаимодействие всех элементов сколь угодно сложной системы и использовать всю информацию об их начальных состояниях, то можно было бы рассчитать состояние этой системы в будущем, и тем самым исключить случайность в описании ее поведения.

Можно измерить среднюю скорость движения огонька. Но переноса массы нет! Есть перенос состояния.

Классический детерминизм • Детерминизм проявляется (в экономике, педагогике, политике) как образ мышления, уходящий корнями в механистическую картину мира - абсолютизация причинно-следственных связей и отрицание роли случайных факторов. • Физикализм – вид детерминизма, в котором истинность любого научного положения ставится в зависимость от возможности его перевода на язык физики. • Социальный физикализм характеризуется привнесением детерминистских представлений в социальную практику (основан на развитии методов математического моделирования).

Концепция дальнодействия и близкодействия • Концепция дальнодействия взаимодействие между природными объектами осуществляется через пустое пространство, при этом пространство не принимает никакого участия в передаче взаимодействия, а само взаимодействие передается мгновенно. • Концепция близкодействия - взаимодействие между объектами осуществляется посредством полей, непрерывно распределенных в пространстве, взаимодействие распространяется с конечной скоростью.

Пространство — это совокупность отношений, выражающих взаимное расположение материальных объектов – расстояния между ними и их взаимную ориентацию.

Время — это совокупность отношений, выражающих длительность и последовательность событий.

Классические представления о пространстве и времени • Пространство • 1 Метр – длина, равная 1650763. 73 длин волн в вакууме перехода между 2 р10 и 5 d 5 атома криптона- 86 (оранжевая линия криптона ), примерно равная 1/40000000 доле длины земного меридиана. • Время • 1 Секунда – промежуток времени, равный сумме 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия -133, приближенно равна 1/86400 средних солнечных суток. • Любой процесс в природе происходит в некоторой области пространства, а любой материальный объект как-то меняется со временем. Поэтому имеет смысл говорить лишь о единых пространственно-временных отношениях.

-непрерывность, - однородность, - изотропность, - безграничность, - трехмерность

Пространство • Однородность - важнейшее свойство пространства, означает физическое равноправие всех точек в пространстве. • Изотропность - важнейшее свойство пространства, означает физическое равноправие всех направлений в пространстве.

-непрерывность, однородность, одномерность, безграничность, направленность

Системы отсчета • Для описания любых изменений в природе (в том числе и механического движения) необходимо построить искусственную систему, относительно которой определяется положение и время протекания процесса – систему отсчета (СО). • Система отсчета состоит из: тела отсчета, связанной с ним системы координат и указания о начале отсчета времени (часов). • В инерциальных СО тела движутся равномерно и прямолинейно или покоятся, если на них не действуют внешние силы.

Инерциальные системы отсчета Принцип относительности Галилея-Ньютона: • во всех инерциальных системах отсчета (ИСО) механические процессы протекают одинаково (инвариантны относительно перехода из одной ИСО в другую ИСО); • никакой механический эксперимент не позволяет нам выделить из совокупности ИСО какую-либо одну преимущественную систему отсчета; • все ИСО равноправны; • не бывает абсолютного покоя и абсолютного движения.

Преобразования Галилея

Принципы симметрии и законы сохранения • . Симметрия проявляется в неизменности (инвариантности) тела или системы по отношению к какой-либо операции. • Видов симметрии много, простейшие связаны с геометрическими операциями. которые приводят к совпадению тела самим с собой. (сфера симметрична относительно операции поворота) • 1918 году математик Амали Эмми Нётер: теорема Нётер : каждому виду симметрии должен соответствовать определенный закон сохранения. • В природе возможны не любые процессы и движения, а только те, которые не нарушают законы сохранения.

Принципы симметрии и законы сохранения • однородность времени (инвариантность относительно операции сдвига во времени) - закон сохранения энергии; • однородность пространства (инвариантность относительно операции сдвига в пространстве) закон сохранения импульса; • изотропностьпространства (инвариантность относительно операции поворота) – закон сохранения момента импульса. Любой процесс, при котором нарушился хотя бы один из законов сохранения невозможен (методологическая роль - принципы запрета).

однородность времени однородность пространства изотропность пространства