Физика – основа естествознания

Содержание

Слайд 2

План

1. Система современного физического знания
2. Классическая механика
3. Теория относительности
4. Квантовая механика
5. Современная

План 1. Система современного физического знания 2. Классическая механика 3. Теория относительности
космология

Слайд 3

Система современного физического знания

Скорость, см/с

Расстояние, см

0

1010

2*1010

3*1010

10-10

1

1010

1020

1030

Специальная теория
относительности (СТО)

Общая теория
относитель-
ности
(ОТО)

РКМ

НКМ

Классическая

Система современного физического знания Скорость, см/с Расстояние, см 0 1010 2*1010 3*1010
механика

микромир

макромир

мегамир

Слайд 4

Классическая механика

Интервал КлМ: движения при малых скоростях и макромасштабе
Основные концепты КлМ: материальная

Классическая механика Интервал КлМ: движения при малых скоростях и макромасштабе Основные концепты
точка, абсолютное 3-пространство, абсолютное 1-время, идея дальнодействия
Основные разделы КлМ: статика, кинематика, динамика

Слайд 5

Классическая механика как первая в истории науки теория динамики

Даны объекты и их

Классическая механика как первая в истории науки теория динамики Даны объекты и
состояния (положение, движение)
Объекты действуют друг на друга в виде сил
Действие силы на объект проявляется в изменении его состояния
Существует закон, определяющий, с какой силой один объект действует на другой
Есть закон, выражающий проявление силы в изменении состояния объекта

Слайд 6

Общая схема динамики

А

В

Действие А на В

Действие В на А

Сила на В
со стороны

Общая схема динамики А В Действие А на В Действие В на
А

Сила на А
со стороны В

Первоначальное
состояние В

Измененное
состояние В

Первоначальное
состояние А

Измененное
Состояние А

Закон
«состояние - сила»

Закон «сила-
изменение
состояния»

Слайд 7

Динамика в классической механике

Закон «состояние - сила»: закон всемирного тяготения Ньютона
FАВ

Динамика в классической механике Закон «состояние - сила»: закон всемирного тяготения Ньютона
= GmAmB/rAB2
Закон «сила – изменение состояния» - 2-й закон Ньютона
F = ma

Слайд 8

Теория относительности

Интервал теории относительности (ТО): макро- и мегамир (явное проявление в мегамире)

Теория относительности Интервал теории относительности (ТО): макро- и мегамир (явное проявление в
и скорости, близкие к скорости света
Основные концепты: 4-пространство-время, идея близкодействия (поле, свет)
Основные разделы ТО: специальная ТО (СТО), общая ТО (ОТО)

Слайд 9

Специальная теория относительности (СТО)

Интервал СТО в рамках ТО: можно пренебречь действием тяготения

Специальная теория относительности (СТО) Интервал СТО в рамках ТО: можно пренебречь действием
(теория в рамках плоского 4-пространства-времени – пространства Минковского)
Постулат постоянства скорости света
Относительность величин – зависимость длины, времени, массы и т.д. от движения

Слайд 10

Общая теория относительности (ОТО)

Интервал ОТО: все состояния, кроме микромира, учет тяготения
Основные концепты

Общая теория относительности (ОТО) Интервал ОТО: все состояния, кроме микромира, учет тяготения
ОТО: искривленное 4-пространство-время, тяготение материи как искривление пространства-времени, движение по геодезическим в пространстве-времени
Уравнения Эйнштейна: закон связи кривизны пространства-времени и материи-энергии

Слайд 11

Геометризация динамики в ОТО

Сила тяготения представляется как кривизна пространства-времени = динамика сводится

Геометризация динамики в ОТО Сила тяготения представляется как кривизна пространства-времени = динамика
к геометрии
Движение под действием силы = движение по геодезической в искривленном пространстве-времени
Область большой гравитации = область большой кривизны (черные дыры, сингулярности)

Слайд 12

Квантовая механика (КМ)

Интервал КМ: область микромира
Основные концепты КМ: волновая функция, корпускулярно-волновой дуализм,

Квантовая механика (КМ) Интервал КМ: область микромира Основные концепты КМ: волновая функция,
принцип неопределенности, квантование величин
Разделы КМ: нерелятивистская КМ (НКМ) и релятивистская КМ (РКМ = КМ+ТО)

Слайд 13

Дополнительность

Дополнительные наборы величин: положение – импульс, время – энергия
Принцип неопределенности Гейзенберга между

Дополнительность Дополнительные наборы величин: положение – импульс, время – энергия Принцип неопределенности
дополнительными величинами
«Размазанность» состояния микрообъекта по разным значениям и разным дополнительным наборам

Слайд 14

Проблема измерения в КМ

Измерить = создать состояние объекта в новом состоянии
Процедура измерения

Проблема измерения в КМ Измерить = создать состояние объекта в новом состоянии
существенно вероятностная (невозможно предсказать средствами КМ конкретный результат измерения)

Слайд 15

Элементарные частицы

Элементарность как исчезновение деления (взаимопревращаемость вместо деления)
Открыто более 350 частиц
Стабильные (фотон,

Элементарные частицы Элементарность как исчезновение деления (взаимопревращаемость вместо деления) Открыто более 350
нейтрино, электрон, протон) и нестабильные частицы
Частицы и античастицы («антиматерия»)
Классификация частиц: лептоны (спин 1/2), адроны (барионы (3 кварка) и мезоны (кварк-антикварк)), фотон

Слайд 16

4 вида фундаментальных физических взаимодействий

«Сильное» (связывает нуклоны в ядрах атомов)
«Слабое» (второе по

4 вида фундаментальных физических взаимодействий «Сильное» (связывает нуклоны в ядрах атомов) «Слабое»
силе, с очень коротким радиусом действия)
Электромагнитное
Гравитационное

Теории
великого
объединения

Синтез ТО и КМ
(теория суперструн?)

Слайд 17

Современная космология

Возможность формулировки условий для описания всей Вселенной средствами уравнений Эйнштейна
Решения уравнений

Современная космология Возможность формулировки условий для описания всей Вселенной средствами уравнений Эйнштейна
Эйнштейна как эволюция Вселенной во времени
Возможность разных решений, в зависимости от кривизны пространства-времени (открытая ((-)кривизна) и замкнутая ((+)кривизна) модель)

Слайд 18

Расширяющаяся Вселенная

Большой Взрыв и Большой Хлопок (Треск)
«Красное смещение» Хаббла – свидетельство расширения

Расширяющаяся Вселенная Большой Взрыв и Большой Хлопок (Треск) «Красное смещение» Хаббла –
Вселенной на современном этапе
Проблема определения кривизны пространства-времени по средней плотности массы во Вселенной (темное вещество, масса нейтрино)
Имя файла: Физика-–-основа-естествознания.pptx
Количество просмотров: 317
Количество скачиваний: 1