Реферат по предмету "Физика"


Предмет физика

I  Введение.
     II Предмет физики.
         1. Основные открытия в физике нарубеже XIX-XX столетий.
         2. Основные философские вопросысовременной физики:
            а) неисчерпаемость и бесконечностьматерии;
            б) движение: абсолютность иотносительность;
            в) вопрос об объективной реальностив квантовой физике;
            г) проблема причинности;
            д) философские размышления опространстве и времени с
               точки зрения   относительности;  о непрерывном  и
               дискретном пространстве ивремени.
         3. Неразрешенные вопросы физики.
     III Заключение.
                            Введение.
     Наши дни — время преобразований, времявыдающихся достижений
науки и техники.Особенности развития современной науки влияют на
структуру ихарактер научного познания. Именно они составляют ис-
торическиопределенные границы,  обусловливающиеспецифику позна-
вательногопроцесса.  Более того,  научные знания о природе имеют
существенноезначение и для философского осмысления  окружающего
мира. То  обстоятельство,  что физика по сравнению с другими ес-
тественныминауками ( например, химией или биологией ) занимается
относительноболее общими явлениями окружающего материального ми-
ра, в известнойстепени определяет ее более непосредственную, не-
жели у другихестественных наук, связь с философией.
     Физику всегда приходится решатьразнообразные онтологические
игносеологические  вопросы,  и поэтому он вынужден обращаться к
философии.М.  Борн писал: "… Физика накаждом шагу встречается
с логическими игносеологическими трудностями… каждая фаза ес-
тественнонаучногопознания находится в  тесном  взаимодействии  с
философской системой  своего времени:  естествознаниедоставляет
факты наблюдения,а философия — методы мышления."
     Физики при разработке современных теорий критически переос-
мысливаютнакопленные в прошлом знания. Новое знание как бы отри-
цаетпредшествовавшие, но отрицает диалектически, сохраняя момент
абсолютнойистины. Философские идеи, как об этом убедительно сви-
детельствуетистория,  играют  чрезвычайно важную роль в процессе
становленияфизических теорий;  без преувеличенияможно  сказать,
что безфилософского обоснования физическая теория не может сфор-
мироваться.
     Основные открытия в физике на рубежеXIX-XX столетий.
     Физика — комплекс научных дисциплин,  изучающих общие свойс-
тва структурывзаимодействия и движения материи.
     Физику ( в соответствии с этимизадачами  )  весьма условно
можноподразделить на 3 большие области: структурную физику, фи-
зикувзаимодействий и физику движения.
     Науки, образующие структурную физику,  довольно четко разли-
чаются по изучаемымобъектам,  которыми могут быть  как элементы
структурывещества ( элементарные частицы, атомы, молекулы ), так
и более сложныеобразования ( плазма, кристаллы, звезды и т. д. ).
     Физика взаимодействий,  основанная на представлении о поле,
как материальномносителе взаимодействия,  делится на 4отдела  (
сильное,электромагнитное, слабое, гравитационное ).
     Физика движения ( механика ) включает  в себя  классическую
( Ньютоновскую )механику, релятивистскую ( Энштейновскую ) меха-
нику,нерелятивистскую квантовую механику и релятивистскую  кван-
товую механику.
     Уже в глубокой древности возникли зачаткизнаний,  впоследс-
твии вошедшие всостав физики и связанные с простейшими представ-
лениями одлине,  тяжести,  движении, равновесии и т. д. В недрах
греческойнатурфилософии сформулировались зародыши всех трех час-
тей физики,  однако на первом плане стояла физикадвижения, пони-
маемая, какизменение вообще. Взаимодействие отдельных вещей трак-
товалосьнаивно-антропоцентрически ( например, мнение об одушев-
ленности магнитау Фалеса ).  Подобное рассмотрениепроблем, свя-
занных с анализомдвижения как перемещения в пространстве, впер-
вые было  осуществлено в знаменитых апориях Зенона Элейского. В
связи собсуждением структуры первоначал зарождаются и конкуриру-
ют концепциинепрерывной делимости до бесконечности ( Анаксагор )
и дискретностисуществования неделимых элементов ( атомисты ). В
этихконцепциях  закладывается понятийныйбазис будущей структур-
ной физики.
     В связи с задачами анализа простейшейформы движения ( изме-
нения по месту )возникают попытки уточнения понятий «движение»,
«покой»,«место», «время».  Результаты,полученные на этом пути,
образуют основупонятийного аппарата будущей  физики  движения -
механики.При  сохранении  антропоморфных  тенденций у атомистов
четко намечаетсяпонимание взаимодействия  как  непосредственного
столкновенияосновных первоначал — атомов. Полученные умозритель-
ным путемдостижения греческой натурфилософии вплоть до  XVI  в.
служилиединственными средствами построения картины мира в науке.
     Превращение физики в самостоятельную наукуобычно связывает-
ся с именемГалилея. Основной задачей физики он считал эмпиричес-
кое установлениеколичественных связей между характеристиками яв-
лений и  выражение этих  связей  в математической форме с целью
дальнейшегоисследования их математическими средствами,  в  роли
которыхвыступали  геометрические чертежи иарифметическое учение
о пропорциях.Использование этих средств регулировалось сформули-
рованными им  основными принципами  и законами ( принципотноси-
тельности,принцип независимости действия сил, закон  равноуско-
ренного движенияи др. ).
     Достижения Галилея и его современников вобласти физики дви-
жения ( Кеплер,Декарт, Гюйгенс ) подготовили почву для работ Нь-
ютона,преступившего к оформлению целостного предмета механики  в
систему понятий.Продолжая методологическую ориентацию на принци-
Ньютонсформулировал три закона  движения  и вывел  из  них ряд
следствий,трактовавшихся прежде как самостоятельные законы.  Нь-
ютоновские«Математические начала натуральной философии»  подвели
итоги работы  по установлению смысла и количественныххарактерис-
тик основных понятиймеханики — «прстранство», «время», «масса»,
" количестводвижения",  «сила».  Для решения задач,  связанных с
движением, Ньютон( вместе с Лейбницем ) создал дифференциальное
иинтегральное  исчисление  — одно из самых мощных математических
средств физики.
     Начиная с Ньютона ,  и вплоть до конца XIX в. механика трак-
туется как общееучение о движении и становится магистральной ли-
ниейразвития  физики.  С  еепомощью строится физика взаимодейс-
твий, гдеконкурируют концепции близкодействия и дальнодействия.
     Успехи небесной механики,  основанные на ньютоновском законе
всемирноготяготения, способствовали победе концепции дальнодейс-
твия. По  образу теории тяготения строилась и физика взаимодейс-
твий в областиэлектричества и магнетизма ( Кулон ).
     В конце XIX в.  физика вплотную поставилавопрос о реальном
существованииатома.  Штурм атома шел во всех  основных разделах
физики:механике,  оптике, электричестве, учениио строении мате-
рии. Каждое изкрупнейших научных открытий того времени: открытие
Д. И.  Менделеевым периодического законаэлементов,  Г.  Герцем -
Д. Д.  Томсоном — электронов и супругами Кюри — радия,  по-своему
вело к  эксперементальному  доказательству  существования атома,
ставило задачуизучения закономерностей атомных явлений. Другими
, весьма  малых частиц стала рассматриваться как научно установ-
ленный факт.Начатые в 1906 г. Ж. Перреном замечательные экспере-
ментальныеисследования  броуновского  движения подтвердили пра-
вильностьмалекулярно-кинетической теории этого явления, разрабо-
танной А.  Энштейном и М.  Смолуховским, и принесли полный триумф
идеяматомизма,  которые в новой физикеполучили не  предвиденное
прежде глубокоесодержание. Развитие атомистики привело Э. Резер-
форда к открытиюатомного ядра и к  созданию  планетарной модели
атома. Этиоткрытия положили начало новой физике: отпало положе-
ние онеизменности массы тела: оказалось, что масса тела растет с
увеличением егоскорости; химические элементы оказались преврати-
мыми одни вдругие;  возникла электроннаятеория,  представляющая
новую ступень вразвитии физики.  Механическая картинамира усту-
пила местоэлектромагнитной.
     После открытия  электронов и  радиоактивности  физика стала
развиваться снебывалой прежде быстротой. Из непременимости клас-
сическойфизики  к проблеме теплового излученияродилась знамени-
тая квантоваяфизика М. Планка. Из конфликта классической механи-
ки и  электромагнитной  теории Максвелла возникла теория относи-
тельности.Сначала теоретически,  а затемэксперементально и про-
мышленно (ядерная энергетика ) установили связь m и E (E=mc 52 0), а
также зависимостьмассы движущегося тела от скорости его  движе-
ния,покончили  с  резким противопоставлением материи идвижения,
характерным дляклассической физики. Общая теория относительности
( Энштейн 1916 ),интерпритировавшая поле тяготения как искривле-
ниепространства-времени, обусловленное наличием материи, переки-
нула еще одинмост от материи и движения к взаимодействию.
     Физика, открыв новые виды материи и  новые формы  движения,
сломавстарые  физические понятия и заменив ихновыми,  по-новому
поставила старыефилософские вопросы. Важнейшие из них — это воп-
росы оматерии,  о движении,  о пространстве и времени, о причин-
ности инеобходимости в природе, об объективности явлений.
          Неисчерпаемость и бесконечностьматерии.
     Учение философского  материализма о материи ( развитое Лени-
ным ) имеетрешающее значение для понимания всего содержания  но-
вой физики.  Существуют ли какие бы то ни было неизменныеэлемен-
ты, абсолютнаясубстанция,  неизменная сущностьвещей  и т.  п.?
Стремление найтиих — наиболее характерная черта всякой метафизи-
ческойфилософии.  Механический материализм, вчастности, видел в
материи некуюабсолютную неизменную субстанцию, и естествоиспыта-
тели XVIII-XIXвв. под материей обычно понимали неизменные атомы,
движущиеся позаконам классической механики.
     Новый философский материализм не признаетсуществование  не-
изменныхэлементов,  абсолютной  неизменной субстанции,  отрицает
неизменнуюсущность всех вещей.  "«Сущность» вещей или «субстан-
ция»,-пишет  Ленин,- тоже относительны;  они выражают только уг-
лублениечеловеческого познания объектов, и если вчера это углуб-
ление не шлодальше атома, сегодня — дальше электрона и эфира, то
диалектическийматериализм настаивает на временном,  относитель-
ном,приблизительном  характере  всех этих  вех познания природы
прогрессирующейнаукой человека". (4, с. 249 ). Для философского мате-
риализманеизменно  одно:  признание внешнего мира, существующего
независимо отсознания людей.  В соответствии  с этим  находится
данноеЛениным   определение   материи: ...  объективная  реаль-
ность, существующаянезависимо от человеческого сознания и отобра-
жаемая им".( 4, с. 248 )
     Не только атомы,  но и электроны, протоны и др. элементарные
частицывещества,  разнообразные физические поля( электромагнит-
ное, ядерное идр.  ), атомные ядра,  молекулы и т. д. — все они
существуютнезависимо от человеческого сознания, отражаясь в фи-
зическихпонятиях,  теориях,  гипотезах. Они — объективная реаль-
ность,материя.  Материя неисчерпаема:"электрон также неисчерпа-
ем, как и атом,природа бесконечна..." (4,248). Пределы, до кото-
рых доходитсегодня наше знание материи,  являютсяотносительными
пределами;  углубляя наше знание материального мира, наукапреодо-
левает  их. Бесконечность  природыраскрывается в ходе все более
глубокого еепознания человеческим разумом,  иразвитие новой фи-
зики с особойяркостью подтверждает это положение.
     Особый интерес с точки зрения материипредставляет централь-
ная проблемасовременной физики — теория элементарных частиц. Не-
которыеученые,  применяя одностороннетеорию  относительности  к
этой проблеме,вывели заключение, что элементарные частицы, т. е.
электроны, протоны, нейтроныи т.  д., не могут иметь конечных раз-
меров, а должнырассматриваться как геометрические точки. С этим
заключением, естественно,согласиться нельзя.  Природа бесконечна,
неисчерпаема.это  относится  и  катому и к электрону и к другим
элементарнымчастицам.  Поэтому свойсва этихчастиц  не  сводятся
лишь к  тем свойствам, которые рассматривает теорияотносительнос-
ти; этапоследняя,  как и всякая физическаятеория, не охватывает
до конца явленийи предметов природы.  Т.  о., необходимо искать
существованиеболее глубоких законов для решения проблемы элемен-
тарныхчастиц.  На  этой основе выросла релятивистская квантовая
механика. Но пофизическим представлениям,  нуклоны имеютопреде-
ленные размеры,поэтому выдвигается вопрос о структуре элементар-
ных частиц,  а теория релятивистской квантовой механики нерешает
этойпроблемы.  Это  приводит к радикальным изменениям этой физи-
ческой теории ипоискам новых теорий.
     Поиск «сумасшедших идей», стольактуальный в современной фи-
зике, сточки  зрения  проблемы реальности,  представляет  собой
проблемусущественно новых принципов построения физической карти-
ны мира,  которые позволили бы придать теорииэлементарных частиц
логическуюзамкнутость и полноту.  Большинствоученых считает, что
принциповквантовой механики и теории относительности недостаточ-
но дляосуществления этой цели. Однако, отсутствие ощутимых успе-
хов впреодолении  этой  недостаточности  вынуждено при  решении
конкретныхзадач  до сих пор ограничиваться лишь незначительными
модификациямиквантово-релятивистского концептуального аппарата,
не затрагивающимиего принципиальных основ.
     Но стоит подчеркнуть,  что релятивистская квантовая механика
позволяет решатьвопросы, относящиеся к превращениям элементарных
частиц. Согласноэтой теории,  пространство, в котором нетэлект-
ронов,позитронов, фотонов и т. д., называемое по традиции «ваку-
умом», насамом деле не есть пустое пространство. В нем существу-
ют«минимальные поля», реальность которых доказана существованием
некоторыхявлений,  открытых в атомных спектрах.Открытие матери-
альности физического  атома — новая замечетельная иллюстрация не-
исчерпаемостиматерии.
            Движение: абсолютность иотносительность.
     После открытия атома стало очевидно,  что материя бесконечна
инеисчерпаема.  Но существование  любого материального  объекта
возможно толькоблагодаря действию образующих ее элементов и вза-
имодействию этогообъекта с внешним окружением.
     Взаимодействие приводит к изменениюсвойств, отношений, сос-
тоянийобъекта.  Изменение в философииобозначается понятием дви-
жения. Т.  о., движение внутренне присуще материи, ибо движение
есть форма бытияматерии. Достижения физики XIX-XX вв. значитель-
но повлияли напредставления о смысле движения.
     Квантовая теория, появившаяся в связи спарадоксами объясне-
ниянаблюдаемого  распределения энергии вспектре излучения абсо-
лютно черноготела  ( Планк,1900)  явлениями  фотоэффекта (Эйн-
штейн,1905 ) ипротиворечиями планетарной модели мира ( Бор,1913)
стала общейтеорией взаимодействия и  движения  микрообъектов.  В
связи с  этим физика  движения вспециальной  теории относитель-
ности (Эйнштейн,1905 ) сделала ненужными представления об  эфире
какабсолютной  системе отсчета.  Это дало возможность и в физике
взаимодействийотказаться от эфира и приписать полю самостоятель-
ноесуществование.
     Различные виды движения материи способныпревращаться в друг
друга. Такие  превращения могут происходить или в пределах одной
физическойсистемы ( например,  когда механическоедвижение прев-
ращается втепловое ),  или движение в одной системеможет возбу-
дить движение вдругих.  Однако,  при всех превращениях, движение
не уничтожается ине возникает,  т. е. абсолютно.Доказательством
этого положениявыступило открытие  в  физике закона  сохранения
энергии (  закона сохранения движения — в более широкомсмысле ).
Но одновременносо своей  абсолютностью,  движение относительно,
т.к.физические  системы  движутся относительно других физических
систем.Доказательством этого положения выступает открытие  прин-
ципаотносительности Галилеем в 1636 г. Несмотря на то, что прин-
ципотносительности был открыт в XVII в., он не применялся в клас-
сической физикетолько потому,  что все существенныерезультаты в
ней были полученыраньше,  чем было понято егозначение.  Но этот
принцип оказалсянезаменимым в релятивистской физике, хотя играет
одинаковую роль ив классической, и в релятивистской теории.
     Вопрос об объективной реальности вквантовой физике.
     Вопрос об объективности явлений открытыхсовременной физикой
можно проследитьна примере квантовой механики.
     Квантовая механика -  физическая теория  частиц  и явлений
атомногомасштаба  -  покоится на открытии двуединой корпускуляр-
но-волновойприроды атомных объектов.  С точки зрениядиалектики,
все это невызывает никаких недоумений, ибо диалектика учит нахо-
дить непротиворечия,  какие существуют в  материальной действи-
тельности в  движении и развитии,  и отображать их в понятиях.  В
самом деле,  законы квантовой механики  отражают одновременно  и
корпускулярные,и  волновые свойства движущегося веществав отли-
чие от законовклассической механики,  которыеотражают  движение
веществатолько  в корпускулярном аспекте.Квантовые величины ха-
рактеризуют непросто корпускулярную,  но одновременно иволновую
природуатомных  процессов.  Именно поэтому квантовые величины -
суть величиныособого рода и,  в частности, не сводятсяк класси-
ческим величинам,хотя последние используются при их определении,
подобнотому,  как скорость в классическоймеханике не сводится к
пути ивремени,  хотя без последних неопределяется.  Разумеется,
квантовыевеличины связываются  друг  с другом  по-иному  нежели
классическиевеличины, что и демонстрируется, например, соотноше-
ниемнеопределенностей для импульса и координаты. Отображая объ-
ективные свойстваатомов, соотношение неопределенностей позволяет
находить новыефакты об атомах ( например, применяя его к вопросу
о составе  атомного ядра,  можно доказать,  что в атомном ядре не
может бытьэлектронов ). Понятие квантового импульса, соотношение
неопределенностей,как и вся квантовая механика,  отражаютстрое-
ние и свойстваматерии на ее, так сказать, атомном уровне. Кванто-
вая механика  всем своим содержанием свидетельствует о новых ги-
гантских успехахчеловеческого разума,  о том, что человекпрошел
еще одну  существенную ступень в своем познании иовладении зако-
нами природы. Этивзгляды на квантовую механику представлены оте-
чественнойнаукой, а также учеными других стран: П. Ланжевен, Луи
Вижье ( Франция),Д. Бом (Америка), Л. Яноши (Венгрия) и др.
     Существуют, однако,  и другие воззрения на квантовую механи-
ку, известные подназванием «копенгагенской интерпритации», исхо-
дящей изидеалистической позиции. Ее представляют прежде всего Н.
Бор и В.  Гейзенберг — физики, создавшие вместе сЭ.Шредингером и
П. Дираком  квантовую механику.  Суть «копенгагенской интерприта-
ции»квантовой механики ( в изложении Бора и Гейзенберга  )  сво-
дится к  следующему: сочетание волновых и корпускулярных понятий
при описанииатомных явлений недопустимо: уж слишком они противо-
речивы. Но,  вместе с тем, необходимо осмыслить в понятияхфизики
те эксперементы,которые неопровержимо свидетельствуют о волновых
икорпускулярных  свойствах  движущихся атомных объектов.  Других
понятий,описывающих атомные эксперементы,  кромепонятий класси-
ческоймеханики,  нет.  Чтобы применять без противоречий понятия
классическоймеханики, необходимо признать существующим принципи-
альнонеконтролируемое  взаимодействие,  между атомным объектом и
прибором, котороеведет к тому, что в атомной области использова-
ние одногоклассического понятия ( например, импульса ) исключает
другое (координату ).  С этой точки зренияпонятие атома или его
импульсасуществуют  реально только при наблюденииатома прибором
соответствующегокласса.  Развитие этих идей приводит кутвержде-
нию: если  при описании поведения электронов пользоваться прост-
ранственно-временнымипонятиями,  то обязателен отказ от  причин-
ности; если  же пользоваться понятиями причинности, то столь же
обязательнопредставлять электроны вне пространства и времени. Т.
о.,пространственно-временное  описание  и принципы  причинности
исключают другдруга и в этом смысле являются «дополнительными».
Руководствуяськонцепцией дополнительности, Бор и Гейзенберг выс-
казались запересмотр в квантовой механике вопроса об объективной
реальности,причинности и необходимости.
     Вся суть в том,  что «копенгагенская интерпретация»пытается
решитьнеправильно ею же поставленную задачу: проследить за пове-
дением атомногообъекта, принципиально не выходя за рамки понятий
классическоймеханики.  Когда же выясняется, что этазадача невы-
полнима, отрицательныйрезультат такой попытки рассматривается не
какнеобходимое  следствие существованияволновых свойств атомных
объектов, априписываются наличию  некоторого  «неконтролируемого
взаимодействия»между объектом и прибором, т. е. наличию дополни-
тельности. Нопринципиальной неконтролируемости не существует  -
это доказали  труды современных ученых-физиков.  Теория принципи-
альнойнеконтролируемости и дополнительности есть лишь фантасти-
ческое отражениенераздельных корпускулярно-волновых свойств мик-
рообъекта.
                       Проблема причинности.
     Бор и Гейзенберг неправильно  увидели в  философском  свете
своисобственные  достижения  в науке. Это отразилось у них и на
разборе проблемыпричинности, которая в современных дискуссиях по
квантовоймеханике занимает важнейшее место
     «Копенгагенская интерпритация»именно  потому,  что она  не
признаетобъективной реальности,  существующейнезависимо от наб-
людения, приходитк заключению, что причинность — «неплодотворная
и бессмысленнаяспекуляция», устарелое понятие, на смену которому
пришло, мол,понятие дополнительности, что квантовая механика ин-
детерминистична ит. д.
     На самом деле квантовая механикачужда  индетерминистическим
концепциям. Всемсвоим научным содержанием она подтверждает науч-
ный материализмнашей эпохи.
     Вместе с тем  научный материализм указалквантовой механике
выход из тупикаиндетерминизма на безграничные просторы познания
закономерностеймикроявлений.
     Детерминизм, т.е.  признание того,  что все явления природы,
необходимозакономерно,  причинно связаны друг сдругом,  лежит в
основенауки.  Существующая в мире случайностьпредставляет собой
формупроявления  необходимости  и может  быть  правильно понята
только в связи снеобходимостью и на ее основе. Одну из форм все-
общейвзаимозависимости  явлений  материального мира  составляет
причинность.История науки,  в том числе физики имеханики, как и
вся общественнаяпрактика человека,  приводит квыводу,  что наши
знаниезакономерных, необходимых, причинных связей явлений приро-
дыстановится  с  развитием науки и практики все более глубокими
полным,преодолевая  относительную  ограниченность,  свойственную
науке наотдельных ее ступенях.
     Квантовая механика дает великолепныйматериал для  подтверж-
дения этихположений. Открытие Гейзенбергом соотношения неопреде-
ленностей иШредингером волнового уравнения, имеющего в квантовой
механике такое жезначение, как законы Ньютона в классической ме-
ханике, открытиесвоеобразных статистических законов атомных яв-
лений, о которыхстарая физика и не догадывалась, знаменовали со-
бой прогресс  в познании  объективных  закономерностей  природы,
дальнейшееуглубление нашего знания объективных причинных связей.
Объективныезакономерные,  причинные связи явлений несводятся  к
тем причиннымсвязям, которые выразила в своих уравнениях класси-
ческаямеханика;  они бесконечно многообразнееи  «удивительнее»,
чем это допускалмеханический материализм.
     Дляправильного ответа на филосовский вопрос о причинности,
поставленныйквантовой механикой,  важно учестьследующее положе-
ние Ленина:  «Казуальность, обычно нами понимаемая,есть лишь ма-
лая частичкавсемирной связи6 но ...  частичка несубъективной, а
объективнойреальной связи». ( 5, с. 136 )
     Философские размышления  о пространстве  и  времени.
     Достижения физики  XIX-XX вв. значительно повлияли на конк-
ретныепредставления о смысле таких философских  категорий,  как
пространство ивремя.
     Современные физические представления опространстве и време-
ни разработанытеорией относительности; по сравнению с классичес-
кой физикой — этоновая ступень в познании физикой объективно-ре-
альныхпространств и времени.  Теорияотносительности,  созданная
великим физикомнашей  эпохи  А. Эйнштейном,  связала  в высшем
единствеклассическую механику и электродинамику, и пересмотрела
основные понятияи положения классической механики, относящиеся к
длине идлительности,  к массе, энергии, импульсуи т. д., подчи-
нив их новымфизическим понятиям и положениям, полнее  и  глубже
отражающимдвижущуюся материю.
     Для классической физики пространство ивремя были некими са-
мостоятельнымисущностями,  причем  пространство рассматривалось
как простоевместилище тел,  а время -  как только  длительность
процессов;пространственно-временные  понятия  выступали как  не
связанные друг сдругом. Теория относительности показала односто-
ронностьтакого  взгляда на пространство ивремя.  Пространство и
время органическисвязаны,  и эта связь отражается в теорииотно-
сительности, вматематическом аппарате которой фигурируют так на-
зываемыечетырехмерные пространственно-временные векторы и тензо-
ры.Эта теорияпривела к выводам о зависимости ритма часов от сос-
тояния ихдвижения,  зависимости массы от скорости,о взаимозави-
симости междумассой и энергией;  все эти выводы широкоподтверж-
дены опытом.
     В чем же  состоят основные выводы теорииотносительности по
данномувопросу?  Специальная теорияотносительности,  построения
которой былозавершено А. Эйнштейном в 1905 году, доказала, что в
реальномфизическом мире пространственные и временные  интервалы
меняются при  переходе от одной системы отчета к другой. Старая
физикасчитала,  что если системы отсчетадвижутся  равномерно  и
прямолинейноотносительно  друг  друга (такое движение называется
инерциальным), топространственные интервалы ( расстояние  между
двумяближними  точками  ),  ивременные интервалы ( длительность
между двумясобытиями ) не меняются.
     Теория относительности эти представленияопровергла, вернее,
показала ихограниченную применимость. Оказалось, что только тог-
да, когда  скорости движения малы по отношению к скорости света,
можноприблизительно считать, что размеры тел и ход времени оста-
ются одними итеми же,  но когда речь идет о движенияхсо скорос-
тями, близкими кскорости света,  то изменениепространственных и
временныхинтервалов становится заметным.  Приувеличении относи-
тельной скоростидвижения системы отсчета пространственные интер-
валы сокращаются,а временные растягиваются.
     До создания теории относительностисчиталось,  что объектив-
ностьпространственно-временного  описания  гарантируется только
тогда, когда припереходе от одной системы отсчета к другой сох-
раняютсяотдельно  пространственные и отдельновременные интерва-
лы. Теорияотносительности обобщила это положение. В зависимости
от характерадвижения систем отсчета драг относительно друга про-
исходят различныерасщепления единого пространства-времени на от-
дельнопространственный и отдельно временной интервалы, но проис-
ходят такимобразом, что изменение одного как бы компенсирует из-
менениедругого.  Получается,  что расщепление на пространство и
время, котороепроисходит по-разному при различных скоростях дви-
жения,осуществляется  так,  что пространственно-временной интер-
вал, т.е.  совместное пространство-время ( расстояниемежду двумя
близлежащими точкамипространства и времени ),  всегдасохраняет-
ся, или,  выражаясь научным языком, остаетсяинвариантом. Тем са-
мымспециальная  теория относительностираскрыла внутреннюю связь
между собойпространства и времени как форм бытия материи. С дру-
гой стороны,  поскольку само изменение пространственных ивремен-
ных интерваловзависит  от  характера движения,  то  выяснилось,
пространство ивремя определяются состояниями движущейся материи.
Они таковы,какова движущаяся материя.
     Идей специальной  теории относительности получила дальнейшее
развитие иконкретизацию в общей теории относительности, которая
была создана  Эйнштейном в 1916 г.  В этой теории былопоказано,
что геометрияпространства-времени определяется характером  поля
тяготения,которое в свою очередь, определено взаимным расположе-
нием тяготеющихмасс.  Вблизи больших тяготеющихмасс  происходит
искривлениепространства ( его отклонение от евклидовой метрики )
и замедление ходавремени.  Если мы зададим геометрию  пространс-
тва-времени,то  тем самым  автоматически задаетсяхарактер поля
тяготения, инаоборот:  если задан определенныйхарактер поля тя-
готения, тоавтоматически задается характер пространства-времени.
Здесьпространство, время, материя и движение оказываются ограни-
ченносплавленными между собой.
     Пространство-время нашего мира имеет 4измерения: три из них
характеризуютпространство и одно — время.  В историифилософии и
естествознанияэти свойства пространства и времени не раз  пыта-
лись объяснить ноестествознание не располагало достаточными воз-
можностями дляэтого,  поэтому это  положение было  принято  как
опытныйфакт.  Первый шаг в обоснованиитрехмерности пространства
и одномерностивремени был сделан австрийским физиком П. Эренфес-
том. Онпоказал,  что трехмерность пространстваявляется условием
существованияустойчивых связанных систем,  состоящихиз  2 тел.
Впоследствии этотопыт был обобщен применительно к атомам и моле-
кулам. Былопоказано,  что только в трехмерном пространстве  воз-
можно образованиеэлектронных оболочек вокруг ядра, существование
атомов, молекул имакротел.
     Интересен еще  один момент в размышлениях физики о философс-
ких категорияхпространства  и  времени: относительный  характер
непрерывностии  дискретности  пространства и времени.  Известно,
что представленияо непрерывности пространства и времени являются
фундаментальнымипредставлениями теоретической физики.  Ихистин-
ность в рамкахклассической физики и  теории  относительности  не
подвергаетсясомнению.
     Модель континуальногопространства-времени, хорошо служившая
в классическойфизике и теории относительности, оказывается слиш-
ком бедной длятого, чтобы адекватно определить реальную структу-
ру пространства,времени и движения на уровне микромира ( высоко-
энергетическихпроцессов ).  Это проявляется  не только  в  виде
трудностей срасходимостями, возникающими в процессе квантоэлект-
родинамическихрасчетов,  но и в необходимости наосновании клас-
сической модели  симметрии пространства-времени  объяснитьновые
законысохранения,  открытые физикойэлементарной частиц ( сохра-
нение барионногои лептонного зарядов и др.).
     В связи с этими трудностями значительноераспространение по-
лучиликонцепции,  отвергающие необходимостьиспользования предс-
тавлений онепрерывности пространства и времени в физическом опи-
сании. Одно  из направлений развития релятивистскойквантовой фи-
зики, идет попути отказа от рассмотрения пространственно-времен-
ного аспекта  физической реальности ( теория матрицырассеяния ).
В связи с этимимели место утверждения о том,  чтопространство и
время носитмакроскопический характер, а для физики микромира ре-
альностьпространства и времени вообще отрицается. Более широкую
поддержку состороны физиков и философов получила концепция диск-
ретногопространства-времени. Но несмотря на отдельные успехи ис-
пользованиегипотезы  дискретногопространства-времени не привело
пока, ксогласованию физических принципов теории относительности
и квантовой  механики. На  основании эксперементальныхданных по
рассеяниюэлементарных частиц можно сказать,  чтодля  интервалов
10 5-15 0- 10 5-16 0 см пространство является непрерывным.  Т.о., созда-
ласьдействительная ситуация, которая свидетельствует о необходи-
мостиметодологического  анализа устоявшихсяфизических представ-
лений о структурепространства и времени.  Трудностиразвития фи-
зики элементарныхчастиц говорят,  по-видимому, о том, чтомодель
континуальногопространства-времени является идеализацией струк-
туры реальногопространства-времени. Она определенно недостаточна
для полнотыописания объектов микромира.  Вместе стем и гипотеза
толькодискретного  пространства и времени неприводит к желанной
полноте. Модельдискретного пространства-времени также  является
идеализацией.
     Т.о., решение проблемы, видимо, может бытьполучено на осно-
ванииутверждения  о необходимой взаимосвязинепрерывного и диск-
ре


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Франция в XIIXVII веках
Реферат Политическая и правовая мысль России
Реферат О подготовке преподавателей к профессиональной деятельности в условиях информатизации высшего образования
Реферат Характеристика Конституції 1919 р
Реферат 620142, Екатеринбург, ул. Чапаева,7, офис 9 тел
Реферат Грузы и их свойства
Реферат Розвиток природничих наук в стародавньому Єгипті
Реферат Холодное оружие
Реферат Вопросы по макроэкономике
Реферат Национально-культурная специфика пословиц содержащих реалии
Реферат E. тахикардия более 90 в 1 мин
Реферат ?Которая из задач не является основной задачей здравоохранения на современном этапе
Реферат Аренда специализированных влаговпитывающих ворсовых ковров (предоставление в пользование с периодической заменой на чистые)
Реферат Агрест, Матест Менделевич
Реферат Форматы и кодеки