3 Закона механики.
Ньютон – основоположник гипотетико-дедуктивного метода. Теория дифференциальных и интегральных исчислений.
Воздействующая сила – оказываемая на тело для измерения его состояния покоя или равномерного прямолинейного движения. Силу можно наблюдать только в действии. Инетрная масса тела – готовность, с которой тело отзывается на воздействие внешней силы. Гравитационная масса = инертная масса.
1 закон – закон инерции. Всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока он не вынужден изменить его под влиянием действующих сил.
2 закон – ускорение. Изменение количества движения пропорционально приложенной силе, времени ее действия, и происходит по направлению действия этой силы. Понятие импульса. P=mV
3 закон. Действию есть равное, противоположное по направлению противодействие. Т.е. всякое действие имеет характер взаимодействия. Переход к более абстрактному пониманию движения (материальная точка).
Закон всемирного тяготения.
G – гравитационная постоянная, G=6,67.1011 м3 / кг.с2
Природа силы притяжения до сих пор не выяснена.
Герметизм – средневековые мистические представления о возникновении мира. Ньютон обращался к этому учению, чтобы объяснить природу этого притяжения.
Для определения массы он вводит понятия объема и плотности.
Корпускулярная теория света. Интерференция света.
Были и математические достижения. Бином Ньютона (a+b)n
Но основное открытие Ньютона – механика (до сих пор классическая наука).
Идеи механистической КМ:
Идея натурализма (самодостаточность природы). Пантеизм – компромиссная форма (идея Б. Спинозы). Деизм (идея Вольтера). Размежевание физики и метафизики.
Механистичность. Понимание мира как машины. Единство мира – общность форм элементов. Масса тел неизменна. Различение частиц и тел. Частицы первичны по отношению к телам. Частицы – атомы, корпускулы, материальные точки. Тела – связанные между собой корпускулы. Атомы движутся по законам, установленным Богом (Декарт)
Учение об абсолютном пространстве и времени (амизотропность – идея Аристотеля – отвергнута). Идея изотропности. Все точки и направления пространства равноценны. Пространство – однородное изотропное равномерное независимое вместилище тел. Время – чистая, однородная, равномерная непрерывная длительность процессов.
Правило сложения скоростей – принцип суперпозиции. Принцип дальнодействия – действия и сигналы могут передаваться в пустом пространстве со сколь угодно большой скоростью (в том числе мгновенно).
Принцип строгого детерминизма (причинно-следственного автоматизма).
5. Концепция атомизма и элементарные частицы
С развитием концепции атомизма и переходом к исследованию элементарных частиц физики приступили к изучению самого ядра атома. Протоны и нейтроны, образующие ядро и называемые нуклонами, по своей массе в 4 тыс. раз превосходят массу составляющих атом электронов. Общее число нуклонов в ядре называют массовым числом, число протонов определяет заряд атома. Другая модель была предложена американским ученым М. Гепперт-Майер и немецким физиком X. Йенсеном в 50-х гг. XX в. Она была названа оболочечной моделью ядра, согласно которой нуклоны, как и электроны в атоме, заполняют соответствующие оболочки в ядре, которые характеризуются разными значениями энергий. В противовес этой модели датские ученые О. Бор (сын Н. Бора) и Б. Мотгельсон выдвинули обобщенную модель ядра, которая состоит из устойчивой внутренней части, вокруг которой движутся внешние нуклоны. Под воздействием этих нуклонов внутренняя часть ядра может изменять свою структуру, принимая форму вытянутого эллипсоида, напоминающую своего рода каплю. Поскольку указанная модель в определенной мере объединяет представления капельной и оболочечной моделей, ее и назвали обобщенной.
концепция обладает огромными возможностями для объяснения свойств и особенностей сложных тел с помощью свойств более простых элементов и частиц. Первая элементарная частица — электрон — была открыта еще в конце 19 в. Она представляет собой наименьшую единицу электрического заряда. Вторая частица, названная протоном, входящая в состав ядра атома, была открыта Э. Резерфордом в 1919 г. при бомбардировке атомов альфа-частицами. По массе она почти 2000 раз превосходит массу электрона, но заряжена положительно. Третья частица — нейтрон — была открыта в составе космического излучения и так названа потому, что она является нейтральной и не несет электрического заряда. Четвертая частица, названная фотоном, является квантом излучения света и была введена для объяснения фотоэффекта. В 1932 г. был открыт позитрон, античастица, обнаруженная в космических лучах. Она оказалась равной по массе электрону, но заряженной положительно. Широко распространенная легкая частица, как нейтрино, была экспериментально открыта в 1953 г. Частицы, называемые (пи)-мезоны, были открыты в 1947 г. Еще раньше были открыты мюоны, которые раньше называли -мезонами. Эти частицы по массе занимают промежуточное положение между массой электрона, которую они превышают примерно в 200 раз, и массой протона. В дальнейшем были обнаружены К+ - и К--мезоны и Л (лямбда)-гипероны, частицы, обладающие необычными свойствами, которые были названы «странными». Общие свойства элементарных частиц 1. Все элементарные частицы отличаются крайне малыми размерами и массами.
Наиболее характерным свойством элементарных частиц является их способность взаимодействовать друг с другом, в процессе которого они превращаются в иные частицы. 3. Поскольку различные взаимодействия частиц проходят с разной интенсивностью, в настоящее время выделяют 4 основных типа взаимодействия.
По интенсивности, с которой происходят взаимодействия элементарных частиц, выделяют сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное взаимодействия.
5. Одна из характерных особенностей элементарных частиц - способности рождаться и уничтожаться, т.е. испускать и поглощать частицы при ядерных реакциях. Классификация элементарных частиц По типу взаимодействия, в котором участвуют элементарные частицы
- адроны (от греч. — сильный, большой), которые особенно активно участвуют в сильном взаимодействии, но могут участвовать также в электромагнитном и слабом взаимодействиях. делятся на барионы и мезоны. К барионам (от греч. — тяжелый) относятся элементарные частицы, обладающие полуцелым спином, масса которых не меньше массы протона. Протон и нейтрон являются наиболее известными барионами. Единственно стабильной частицей среди них является протон. Характерным свойством барионов является сохранение разности между числом барионов и антибарионов, которое нередко формулируют в виде закона сохранения барионного заряда, если приписать бариону особый заряд. К мезонам (от греч. — средний, промежуточный) относят нестабильные адроны, обладающие целочисленным или нулевым спином. Первыми частицами с такой промежуточной массой были -мезоны и К-мезоны с разными зарядами. Ко второй группе элементарных частиц принадлежат лептоны (от греч. — легкий, тонкий), участвующие только в электромагнитном и слабом взаимодействиях. К этой группе относится электрон, мюон, фотон, нейтрино и открытый в 1975 г. тяжелый т-лептон.
. По массе они делятся на тяжелые, промежуточные и легкие.
По времени жизни различают стабильные, квазистабильные и нестабильные частицы. К стабильным частицам относят электрон, протон, фотон и нейтрино. Квазистабильные частицы распадаются вследствие электромагнитного и слабого взаимодействия. Нестабильные частицы распадаются за счет сильного взаимодействия
Большое число элементарных частиц, и в особенности адронов, уже в начале 1950-х гг. побудило физиков заняться поиском закономерностей в распределении их масс и других квантовых чисел. Эти поиски привели Г. Цвейга и М. Гелл-Мана к гипотезе, что все адроны являются комбинациями кварков.
кварки — гипотетические материальные частицы, из которых состоят все адроны, т.е. частицы, участвующие в сильном взаимодействии. К ним относятся все барионы и мезоны, а также многочисленные нестабильные (резонансные) элементарные частицы. Согласно новой гипотезе, мезоны состоят из кварка и антикварка, барионы (тяжелые частицы, такие, как протон, нейтрон и им подобные) — из трех кварков. всего 6 кварков.Исследование о кварках получило название хромоди-намики. Цветовой заряд в хромодинамике, как и в электродинамике, порождает особое поле, названное глюонным (от англ. glue — клей). Кванты такого поля называются глюонами и по свойствам похожи на фотоны, так как лишены массы покоя и зарядов. Таким образом, при кварковой модели для описания свойств элементарных частиц достаточно допустить существование 18 кварков и 18 антикварков. С развитием концепции атомизма и переходом к исследованию элементарных частиц физики приступили к изучению самого ядра атома. Протоны и нейтроны, образующие ядро и называемые нуклонами, по своей массе в 4 тыс. раз превосходят массу составляющих атом электронов. Общее число нуклонов в ядре называют массовым числом, число протонов определяет заряд атома. Другая модель была предложена американским ученым М. Гепперт-Майер и немецким физиком X. Йенсеном в 50-х гг. XX в. Она была названа оболочечной моделью ядра, согласно которой нуклоны, как и электроны в атоме, заполняют соответствующие оболочки в ядре, которые характеризуются разными значениями энергий. В противовес этой модели датские ученые О. Бор (сын Н. Бора) и Б. Мотгельсон выдвинули обобщенную модель ядра, которая состоит из устойчивой внутренней части, вокруг которой движутся внешние нуклоны. Под воздействием этих нуклонов внутренняя часть ядра может изменять свою структуру, принимая форму вытянутого эллипсоида, напоминающую своего рода каплю. Поскольку указанная модель в определенной мере объединяет представления капельной и оболочечной моделей, ее и назвали обобщенной.