Тема 6. Физическая картина мира

Физическая картина мира слагается из фундаментальных концепций. В современной физике принято четыре фундаментальных теории: классическая механика, термодинамика, электродинамика, квантовая механика.

Электродинамика - теория электромагнитных процессов в различных средах и вакууме. Она охватывает сово­купность явлений, в которых основную роль играют взаимодействия между заряженными частицами, осуществляемые посредством электромагнитного поля.

Наряду с классической выделяют квантовую электродинамику - квантовую теорию электромагнитного поля и его взаимо­действия с заряженными частицами (электронами, позитронами, мюонами).

Термодинамика в классическом понимании - это раздел физики, изучающий наиболее общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими равновесными состояниями.

Фундаментальные типы физического взаимодействия. В современной физике принято представление о четырех фундаментальных типах физического взаимодействия:

- сильное взаимодействие(между элементарными частицами);

- электромагнитное взаимодействие(участвуют частицы, имеющие электрический заряд);

-слабое взаимодействие(распад элементарных частиц – радиация);

- гравитационное взаимодействие (имеет характер притяжения).

Иерархичность физических явлений.В настоящее время сложилось представление об иерархич­ности физических явлений. В рамках физической картины мира выделяют три структурных уровня -микро-, макро- и мегамир.

Макромиримеет дело с макрообъектами, которые соотносимы с земными масштабами.

Мегамирхарактеризуется большими космическими масштабами и скоростями. Здесь пространство измеряется в астрономических единицах, световых годах и парсеках.

Микромир, или мир микрообъектов, имеет масштабы 10^-8 - 10^-16см, а время охватывает интервал от 10^-24до времени образования Вселенной. Для микромира наиболее подходят нерелятивистская и релятивистская квантовые механики.

Современные представления об элементарных частицах и атомах. В настоящее время достаточно много известно об атомарном строении вещества иэлементарных частицах - мельчайших известных частицах физической материи. Всего открыто более 350 элементарных частиц.

Элементарные частицы классифицируются по типам фундаментальных взаимодействий, в которых они участвуют, и на основе законов сохранения ряда физических величин следую­щим образом:

- группа лептонов- частицы со спином 1/2, не участвующие в сильном взаимодействии и обладающие сохраняющейся внутренней характеристикой - лептонным зарядом;

- адроны- элементарные частицы, участвующие во всех фундаментальных взаимодействиях, включая сильное; характерным для адронов сильным взаимодействиям свойственно максимальное число сохраняющихся величин (законов сохранения). Адроны делятся на барионы и мезоны. По современным представлениям, адроны имеют сложную внутреннюю структуру: барионы состоят из трех кварков; мезоны - из кварка и антикварка;

- отдельную «группу» составляет фотон.

Атомом называют часть вещества микроскопических размеров и массы, мельчайшую частицу химического элемента, сохраняющую его свойства. Атомы состоят из элементарных частиц, в центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого движутся электроны, образующие электронные оболочки.