- •Содержание
- •2.2. Трансдисциплинарная идея моделирования природы
- •2.3. Трансдисциплинарная идея единства объекта и его окружения
- •2.4. Трансдисциплинарная идея пространственно-временных отношений в природе
- •2.5. Трансдисциплинарная идея целостности природы
- •2.6. Трансдисциплинарная идея экспериментальной достоверности
- •2.7. Роль трансдисциплинарных идей в целостном понимании природы
- •3.1.2. Концепция единого пространства-времени.
- •3.1.3. Концепция моделирования объектов
- •3.1.4. Концепция контролируемого воздействия.
- •3.1.5. Специфика классических моделей химии и биологии
- •3.2. Образ природы в неклассическом естествознании
- •3.2.1. Концепция измерения в неклассическом естествознании
- •3.2.2. Концепция моделирования состояний
- •3.2.3. Целостность микросостояний. Особенность микросостояний системы тождественных частиц
- •3.2.4.Концепция макросостояний объектов
- •3.2.5. Концепция флуктуации и их корреляций
- •3.2.6. Флуктуации и альтернативная корреляция между ними в микромире
- •Лекция №4.
- •4. Концепция измерения в классическом естествознании. Классические измерительные системы. Проблема измерения в классическом естествознании. Единицы измерения и системы единиц
- •4.1. Проблема измерения в классическом естествознании
- •4.2. Единицы измерения и системы единиц
- •4.3. Возникновение систем мер.
- •4.4.Возникновение и распространение метрической системы мер.
- •4.5. Эталоны.
- •4.6. Атомные часы.
- •Лекция №5.
- •5.1. Временные отношения в природе
- •5.2. Пространственные отношения в природе
- •5.3. Движение частицы. Взаимосвязь Пространства и времени
- •5.4. Целостное описание пространства-времени
- •Лекция №6.
- •6.1. Моделирование
- •6.2. Традиции атомизма и непрерывности в естествознании.
- •6.3. Фундаментальные физические модели объектов
- •6.4. Масса как универсальная характеристика инертности и гравитаци.
- •6.5. Импульс как фундаментальная характеристика объекта
- •6.6. Полная энергия и полный момент как фундаментальные характеристики объекта
- •6.7. Роль фундаментальных законов сохранения в описании природы
- •Лекция №7.
- •7.1. Воздействие и взаимодействие
- •7.2. Характеристики контролируемого воздействия на частицу
- •7.3. Фундаментальные силы
- •7.4. Механическая энергия и динамика частицы
- •7.5. Энергия взаимодействия в системе частиц
- •Лекция №8.
- •8.1. Концепция измерения в неклассическом естествознании
- •8.2. Концепция моделирования состояний
- •8.2.1. Неклассические представления о характеристиках объектов и состояний
- •8.2.2. Фундаментальные модели неклассической физики
- •Лекция №9.
- •9.1. Ограничение воздействия на микроуровне как фундаментальный закон природы
- •9.2. Микросостояние одной микрочастицы.
- •9.3. Целостность микросостояний. Особенность микросостояний системы тождественных частиц
- •Лекция №10.
- •10.1. Тепловое равновесие как макросостояние.
- •10.2. Детерминированное и стохастическое движения. Ограничение воздействия на макроуровне как фундаментальный закон природы
- •10.3. Макропараметры как характеристики объектов и их макросостояний в тепловом равновесии
- •10.4. Два способа описания природы на макроуровне.
- •Лекция №11.
- •11.1. Флуктуации и их роль в описании природы
- •11.2. Флуктуации и альтернативная корреляция между ними в микромире
- •11.3. Флуктуации и неальтернативная корреляция между ними в макромире
- •11.4. Универсальные корреляции между флуктуациями в неклассической физике.
- •Лекция №12.
- •12. Физические принципы создания современной эталонной базы. Использование явления сверхпроводимости.
- •12.1. Свойство сверхпроводимости
- •12.2. Изотопический эффект
- •12.3. Функциональные устройства на магнитных вихрях в сверхпроводниках второго рода
- •12.4 Высокотемпературная сверхпроводимость
- •Лекция №13.
- •13. Явление Зеемана. Явление Джозефсона.
- •13.2. Явление Джозефсона.
- •Лекция №14.
- •14. Явление Мессбауэра. Другие эффекты квантовой физики
- •14.1. Краткая история жизни знаменитого ученого. Научные достижения
- •14.2. Предыстория вопроса
- •14.3. Открытие Мёссбауэра
- •14.4. Природа эффекта
- •14.5. Мёссбауэровские изотопы
- •14.6. Общие применения метода
- •14.7. Применение эффекта Мессбаура для изучения свойств поверхности и объема кристаллов
- •14.8. Химические применения метода
- •14.9. Выводы
- •Лекция №15.
- •15.1.Общие сведения.
- •15.2. Объяснение эффекта Холла с помощью электронной теории
- •15.3. Эффект Холла в ферромагнетиках.
- •15.4. Эффект Холла в полупроводниках
- •15.5. Эффект Холла на инерционных электронах в полупроводниках
- •15.6. Датчик эдс Холла
- •Лекция №16.
- •16. Измерение абсолютного заряда электрона и его удельного заряда. Опыт Милликена. Метод Томсона. Метод магнитной фокусировки Буша.
- •16.1. Инерционный метод измерения заряда. История открытия электрона
- •16.2. Метод магнитной фокусировки Буша
- •16.3. Опыт Милликена
- •Лекция №17.
- •17.1. Шумы, обусловленные дискретностью вещества. Помехи
- •17.2. Дробовый эффект
- •17.3.Критерий устойчивости Найквиста. Формула Найквиста
- •17.4. Естественные пределы точности измерений
- •17.5. Методы повышения точности средств измерений и выполнения измерений
- •17.6. Фундаментальный источник погрешностей измерений. Основные понятия и виды погрешностей
- •17.7. Броуновское движение
- •Список используемой литературы:
5.2. Пространственные отношения в природе
Для определения положения какого-либо события в пространстве требуется произвести три измерения и указать три числа, называемые пространственными координатами, например высоту над поверхностью Земли, широту и долготу. Это утверждение отнюдь не тривиально, и его кратко выражают словами: физическое пространство, в отличие от времени, трехмерно. Эти три числа при определенных условиях можно выбрать независимыми. Так, положение события А в пространстве может быть задано тремя его прямоугольными координатами х, у, z.
Для рассмотрения пространственных отношений в одном измерении (напр. Вдоль оси Х) вводится эталонный объект- масштаб (линейка), в его качестве можно использовать любой материальный объект (твердое тело), размеры которого можно считать неизменными. Положение материального объекта вдоль оси X может быть указано в соответствии с правилом «ближе – дальше», после чего ему сопоставляется геометрическая точка хА. За начало отсчета на такой оси выбирается произвольная точка х0 = 0. Пространственные координаты одного и того же события относительны: они зависят от выбора начала отсчета пространственных координат и поэтому сами по себе не могут служить объективными характеристиками пространственных отношений.
Расстояние х между двумя точками на оси, которые показывают положение 2 различных материальных объектов настолько мало, что не зависит от выбора точки отсчета. Т. е. в данный момент времени расстояние вдоль оси X инвариантно (неизменно) по отношению к выбору начала отсчета пространственных координат, поэтому его можно выбирать в качестве объективной характеристики пространственных отношений вдоль оси Х. Это является одним из важнейших свойств пространства – его однородностью. Это приводит к тому, что всякая физическая система обладает еще одной фундаментальной характеристикой, называемой импульсом, которая сохраняется со временем в изолированной системе.
Наименьшее расстояние, которое воспринимают наши глаза – это толщина человеческого волоса, примерно равная одной десятой миллиметра, т.е. 10-2см. Рост человека – это примерно 2м = 2102см. Расстояние до линии горизонта на уровне моря составляет 4 км = 4105см. Наконец, окружность экватора Земли приблизительно равна 40 тыс. км = 4109см. Расстояние до Солнца составляет уже 1,5108км (или 1,51013см), т.е. с «земной» точки зрения очень велико. Расстояние между звездами так велики, что их неудобно измерять в километрах. Для этого используется специальная единица измерения расстояний – световой год, которое проходит свет за один год, двигаясь со скоростью с=3105км/с). Наконец, радиус Вселенной равен примерно 20109 световых лет.
Что касается известных сегодня мелких размеров или расстояний, то они таковы. Размер пылинки около 10-4см, атома – 10-8см. В свою очередь, размер ядра атома – 10-13см. Наименьшее изученное сегодня расстояние, на котором происходят физические процессы внутри ядра, составляет 10-16см. Таким образом, полная шкала расстояний, освоенная физикой, охватывает более сорока порядков.
В трехмерном пространстве для каждого объекта необходимо задавать 3 координаты. Для описания пространственных соотношений 2 материальных объектов также нужно задавать еще направление от одного к другому (вектор расстояния r, представляющий собой направленный отрезок (стрелку), длина которого равна расстоянию r между объектами, а его направление в заданной системе координат характеризуется направляющими углами с осями координат.)
Еще одно важнейшее свойство пространства – его изотропность, которое означает физическое равноправие всех направлений в пространстве. То есть, всякая изолированная система обладает фундаментальной характеристикой (третьей), называемой полным моментом, которая сохраняется со временем.
Объективными характеристиками пространственных отношений в трехмерном мире служит вектор r и расстояние r, которое математики называют скаляром.
Для объективного описания других физических величин также можно использовать только векторы и скаляры, ибо в этом случае как сами величины, так и форма соотношений между ними, остаются одинаковыми во всех системах координат, отличающихся выбором начала отсчета и направлений осей. Примером скалярных величин служат такие характеристики, как масса, энергия, температура. Примерами векторных величин являются скорость, импульс, момент вращения, сила. Их также принято изображать направленными отрезками (стрелками) в определенном масштабе.