Лекция №3 Классическая механика и законы сохранения

Фи́зика (от др.-греч. φύσις «природа») — область естествознания, наука, изучающая наиболее общие и фундаментальные закономерности, определяющие структуру и эволюцию материального мира.

Физика играет основополагающую роль в развитии естествознания:

• Все области естествознания опираются на общие физические законы природы

• Все явления природы имеют внутренние механизмы, познать которые можно только понимая их физическую сущность.

«Наука о природе изучает преимущественно тела и величины, их свойства и виды движения, а кроме того, начала такого рода бытия»

Аристотель

Иерархия наук в естествознании: физика –> химия –> биология –> психология

1. Структурные уровни организации материи

Объекты материального мира в зависимости от их размеров условно относят к микро-, макро- или мегамирам:

Макромир (μακρος – большой) L~10^–5÷10⁴ км; T~10^-3÷10¹⁰с – Квантовая механика

Газообразные, жидкие и твёрдые тела, плазма, Земля, биологические системы (организмы, биогеоценозы, биосфера), социальные системы (человек, общество, социосфера)

Микромир (μικρος – малый) L~10^–16÷10^–6 см; T~10^-24с÷∞ – Классическая физика

элементарные частицы, атомные ядра, атомы, молекулы, биологические системы (нуклеиновые кислоты, белки, вирусы, бактерии, клетки)

Мегамир (μεγας – великий, огромный): L~10⁴÷10²³ км; T~1 млрд. лет – Общая теория относительности

Солнечная система, звёзды, галактики, метагалактики, Вселенная.

2. Классическая концепция пространства и времени

Античные концепции пространства и времени:

• Демокрит: Два понятия пространства:

Бесконечное непрерывно пространство – пустота, заполненная атомами: «Ящик без стенок».

Дискретное пространство – масштабная единица протяжённости атома (амер).

• Эпикур: Концепция времени и движения: в процессе перемещения атомы проходят один «атом» пространства за один «атом» времени

• Аристотель: Пространство ограничено и материально (Нет материи – нет пространства, «Природа не терпит пустоты»).

Развитие взглядов на размерность пространства

• Евклид: Разработал математическую модель трёхмерного пространства – Евклидова геометрия. Считал пространство однородным и бесконечным.

• Клавдий Птолемей: В труде «Альмагест» утверждал, что в природе не может быть более трёх измерений

• Декарт: Предложил трёхмерную прямоугольную систему координат (декартовы координаты x, y, z)

Рассказать о глубокой связи трёхмерности пространства с законом обратных квадратов в законах Кулона и Всемирного тяготения

Современные определения пространства и времени

Пространство – система отношений, отображающая координацию существующих объектов (расстояние, ориентацию и т.д).

Время – это система отношений, отображающих координацию сменяющих друг друга состояний или явлений (последовательность, длительность и т.д)

Абсолютное и относительное пространство (по И.Ньютону)

Абсолютное время – существует само по себе без всякого отношения к чему-либо, протекает равномерно и называется длительностью

Относительное время – внешняя мера продолжительности, постигаемая чувствами и употребляемая в жизни вместо истинного математического времени

Абсолютное пространство – всегда остается одинаковым и неподвижным безотносительно к чему-либо внешнему

Относительное пространство – мера, определяемая нашими чувствами по положению его относительно некоторых тел и которое в обыденной жизни принимается за пространство неподвижное