43. Гелиоцентризм и механическая картина мира.

Клавдий Птолемей - математик и астроном, живший в г.Александрии во II в. н. э. Он составил "Альмагест" - математическую и астрономическую энциклопедию, в которой точно изложил систему геоцентризма. Земля располагалась в центре Вселенной, небесные светила совершали круговые движения вокруг нее, но окружности их движения имели центр, не совпадающий с центром Земли (эксцентрики); кроме того, были и малые круги, по которым обращались планеты вокруг Земли по основному кругу - эпициклы, - все это было сделано столь искусно, что позволяло осуществлять предвычисление небесных светил и лунных затмений.

Коперник доказал, что Земля не есть неподвижный центр видимого мира, она вращается вокруг своей оси. Этим он объяснил смену дня и ночи, а также видимое вращение звездного неба. Кроме того, он доказал, что Земля находится в движении, она обращается вокруг Солнца, находящегося в центре мира. 

Механическая картина мира была первой в обозримой истории человечества научной картиной, свободной от мифических наслоений и поддающейся строгому описанию. Она давала человеку веру в силу его разума и тем самым определяла развитие его самосознания в направлении обретения им чувства независимости от природной стихии; служила духовной эмансипации личности и подготавливала приход атеистического сознания. В области философии, этики, педагогики и в других областях гуманитарного знания она породила "эпоху разума" (И. Кант, философы эпохи Просвещения). Многие ее положения легли в основу технической науки, т.е. стали теоретическим фундаментом техники и технологии "эпохи машин" (ХVIII-ХIХ вв.), они остаются таковыми и в настоящее время.

44. Принцип эквивалентности и ото.

«Принцип эквивалентности», как правило, подразумевает тождественность инертных массвсех тел их гравитационным массам, что позволяет оперировать в физике единым понятием масса. Другим выражением этого принципа можно считать независимостьускорения свободного падения тел от их состава. Принцип эквивалентности много раз проверялся на Земле и в ее окрестностях и считается надежно проверенным экспериментально, поэтому его нередко считают универсальным. Так представление об эквивалентности двух типов масс позволило Эйнштейну развить общую теорию относительности об эквивалентности поля тяготения неинерциальной системе отсчета.

Теория Ньютона предполагает мгновенное распространение тяготения и уже по этому не может быть согласована со специальной теорией относительности, утверждающей что никакое взаимодействие не может распространяться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. Поэтому требовалась более общая теория тяготения (ею и стала ОТО). В линейном приближении (на относительно больших расстояниях и для относительно малых масс -- гравитационный потенциал мал) ОТО переходит в теорию тяготения Ньютона.

Построение ОТО Эйнштейн начал в 1907 году и закончил вместе Х.Д. Гильбертом В основе ОТО лежит экспериментальный факт равенства инертной массы (входящей во 2-ой закона Ньютона) и гравитационной массы (входящей в закон тяготения) для любого тела. Это равенство проявляется в том, что движение тела в поле тяготения не зависит от его массы. Следствием этого является отсутствие гравитационно-нейтральных тел. В работе, сделанной в 1907 г., Эйнштейн предложил мысленный эксперимент: представим себе гигантский небоскреб высотой 1000 км и физика, находящегося внутри свободно падающего лифта в этом небоскребе. Физик выпускает из рук платок и часы и убеждается, что они не падают на пол лифта. Если он сообщает этим вещам толчок, то они движутся равномерно и прямолинейно, пока не столкнутся со стенками лифта. Физик приходит к выводу: я нахожусь в ограниченной галилеевой системе. Условие ограниченности необходимо для того, чтобы можно было считать, что все тела испытывают одинаковое ускорение. Но физик, наблюдающий извне за падением лифта, будет судить о вещах совершенно иначе. Он видит, что лифт и все находящееся в нем движутся ускоренно в соответствии с законом тяготения Ньютона.

45. Корпускулярно-волновой дуализм в квантовой механике.Корпускулярно-волновой дуализм, лежащее в основе квантовой механики положение о том, что в поведении микрообъектов проявляются как корпускулярные, так и волновые черты.  По представлениям классической (неквантовой) физики, движение частиц и распространение волн различаются принципиально. Однако опыты по вырыванию светом электронов с поверхности металлов (фотоэффект), изучение рассеяния света на электронах (Комптона эффект) и ряд др. экспериментов убедительно показали, что свет — объект, имеющий, согласно классической теории, волновую природу, — ведёт себя подобно потоку частиц. Световая «частица» (фотон) имеет энергию Е и импульс р, связанные с частотой n и длиной волны l света соотношениями: E=hn, p=h/l, где h — Планка постоянная. С другой стороны, оказалось, что пучок электронов, падающих на кристалл, даёт дифракционную картину, которую нельзя понять иначе, как на основе волновых представлений. Позже было установлено, что это явление свойственно вообще всем микрочастицам (см. Волны де Бройля, Дифракция частиц).Таким образом, характерной особенностью микромира является своеобразная двойственность, дуализм корпускулярных и волновых свойств, который не может быть понят в рамках классической физики. Так, возникновение дифракционной картины при рассеянии частиц несовместимо с представлением о движении их по траекториям. Естественное истолкование К.-в. д. получил в квантовой механике.       46. Принцип относительности Эйнштейна и 4мерное простр. время.

Принцип относительности Эйнштейна представляет собой фундаментальный физический закон, согласно которому любой процесс протекает одинаково в изолированной материальной системе, находящейся в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Иначе говоря, законы физики имеют одинаковую форму во всех инерциальных системах отсчета.  В основе СТО лежат два постулата, выдвинутых Эйнштейном.

1. Все законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета.  Уравнения, выражающие законы природы, инвариантны по отношению к любым инерциальным системам отсчета. Инвариантность– неизменность вида уравнения при переходе из одной системы отсчета в другую (при замене координат и времени одной системы – другими).

2. Скорость света в пустоте одинакова во всех инерциальных системах отсчета и не зависит от скорости источника и приемника света.  Все как-то пытались объяснить отрицательный результат опыта Майкельсона–Морли, а Эйнштейн – постулировал это, как закон.

В первом постулате главное то, что время тоже относительно – такой же параметр, как и скорость, импульс и др.  Второй – возводит отрицательный результат опыта Майкельсона–Морли в ранг закона природы:  c = const. Специальная теория относительности представляет физическую теорию, изучающую пространственно-временные закономерности, справедливые для любых физических процессов, когда можно пренебречь действием тяготения. СТО, опираясь на более совершенные данные, раскрывает новый взгляд на свойства пространства и времени. Эти свойства необходимо учитывать при скоростях движения, близких к скорости света.

Эйнштейн переписал все законы динамики и электродинамики в четырёхмерный вид. В формулах этих законов появилось выражение , интерпретированное им как внутренняя энергия тела с массойm и породившее новую область физики – ядерную физику. В специальной и в общей теориях относительности Эйнштейн видоизменил понятие плоскопараллельного пространства. Он объединил его со временем в четырёхмерное пространство и затем, обнаружил в своих вычислениях, что это четырёхмерное, так называемое пространство-время, необходимо искривить вокруг тяготеющих масс. Таким образом, мы имеем, что по   второму закону Ньютона сила появляется при отклонении от равномерного и прямолинейного движения в плоскопараллельном пространстве. Теперь же согласно уравнениям Эйнштейна гравитационная сила появляется в результате отклонения от плоско параллельности пространства.