Естествознание

Естествознание – совокупность наук о Природе, взятая как единое целое. Предметом изучения являются различные формы движения материи в природе. На современном уровне естествознания считают, что материя существует в двух видах – вещества и поля.

Картина мира

• От древности до эпохи Возрождения – геоцентрическая картина мира

• Коперник (1473−1543) – гелиоцентрическая картина мира (в центре Вселенной – Солнце, вокруг него обращаются планеты и сфера неподвижных звёзд).

• Ньютон (1643−1727) – бесконечная стационарная изотропная Вселенная, множество миров, абсолютное пространство и время.

• Современный взгляд: Вселенная появилась в результате Большого Взрыва около 15 млрд лет назад. Она нестационарна (расширяется); время и пространство относительны.

Классическая (ньютоновская) механика

• Существует абсолютное пространство, которое однородно, изотропно и имеет бесконечную протяженность.

• Существует абсолютное (истинное и математическое) время. Время бесконечно и имеет одно измерение.

Три закона Ньютона:

1. Закон инерции: всякое тело, на которое не действует внешняя сила, сохраняет по инерции (вследствие наличия инертной массы) состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

2. Закон движения: F=m_иa, где F − вынуждающая сила, a − ускорение, m_и − инерциальная масса.

3. Закон действия и противодействия: всякому действию соответствует равное по величине и противоположно направленное противодействие.

Теория относительности

Принцип относительности: для двух наблюдателей, движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно, наблюдаемые ими движения (с учетом разницы в начальных условиях) одинаковы. Невозможно определить, находимся ли мы в состоянии покоя или в состоянии равномерного движения. Это означает, что не существует выделенной, привилегированной системы отсчета.

Теория относительности Эйнштейна: при движении с околосветовыми скоростями замедляется время, уменьшаются масса и длина. Время и пространство относительны и зависят от движения. Гравитация влияет на течение времени, замедляет и искривляет световые лучи.

Начала термодинамики

Термодинамика – раздел физики, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии. Различают термодинамику равновесных систем или систем, переходящих к равновесию (классическая, или равновесная термодинамика) и термодинамику неравновесных систем (неравновесная термодинамика).

Нулевое (общее) начало: вне зависимости от начального состояния изолированной системы в конце концов в ней установится термодинамическое равновесие. При достижении термодинамического равновесия все части системы будут иметь одинаковую температуру.

Первое начало. 1) Количество теплоты, полученное системой, идёт на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил. 2) Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход.

Второе начало. Постулат Клаузиуса: «Невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более горячему». Другая формулировка: «Энтропия изолированной системы не может уменьшаться».